动载下饱冰平行裂隙砂岩细观开裂机理研究

摘要

为探究动荷载下饱冰平行裂隙砂岩的动力响应机制，开展了4组不同裂隙倾角（0°、30°、60°和90°）下4种不同饱冰平行裂隙砂岩（双长型、双短型、上长下短型和上短下长型）的落锤冲击试验，对应变时程曲线及破坏模式进行了分析，并结合PFC^2D数值模拟探讨了其细观开裂机理.结果表明：饱冰平行裂隙岩样下方裂隙长度相同时应变响应相似，其中双长型和上短下长型岩样峰值应变的大小和出现时间受裂隙倾角影响较大.裂隙尖端的裂纹平均起裂角随裂隙倾角增加而递减.随着冲击次数的增加，岩样的应力应变曲线的斜率减小、包络面积增大，即多次冲击时试样的动态弹性模量减小，但积累的应变能增加.除上长下短型岩样外，其他岩样的裂隙倾角增加时峰值应力、损伤应力、起裂应力呈先减后增的变化规律.以双短型岩样为参照，分别增加上下裂隙长度时岩样的峰值应力、损伤应力、起裂应力基本呈减小的趋势.裂隙冰对裂隙起到填充、支撑以及黏结抗拉作用使得平行裂隙砂岩的强度提升.

关键词

落锤冲击 / 饱冰平行裂隙 / 裂纹扩展 / 细观机制 / 数值模拟