复合缺陷类岩石裂纹扩展规律及力学特性试验研究

李杨杨; 颜浩东; 张士川; 张磊; 张书磊; 李宗凯

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.005

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (02) : 42 -50. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.005

复合缺陷类岩石裂纹扩展规律及力学特性试验研究

李杨杨, 颜浩东, 张士川, 张磊, 张书磊, 李宗凯

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摘要

为了探究断层倾角改变对裂纹扩展倾向造成的影响，采用物理模拟试验的方法，制作含缺陷的类岩石试件，并进行单轴压缩试验，观察与分析不同预制裂纹倾角对岩石整体裂纹扩展倾向及力学特性的影响。试验表明，倾角20°时裂纹大量出现并密集分布在远离模拟采空区一侧的模拟断层上方，裂纹面上方只有极少数裂纹。随着模拟断层倾角的变化，试件裂纹扩展倾向发生转移，当断层倾角为60°时初次发生完全转移，自断层区域转移至采空区区域，远离采空区一侧的断层区域只有极少部分孔间裂纹，而采空区上方出现大裂纹；断层倾角的改变会对岩块发生破坏时的抗压强度产生很大影响，随着倾角的增大，试件抗压强度呈现先减小后增大的变化。倾角为60°时抗压强度最低，峰后曲线中残余强度出现急剧降低后又小幅增大的现象，且试件会在表面破坏特征不明显时发生突然破坏，出现剪切滑移的现象。采空区附近裂隙作为突水事故发生的主要通道之一，了解其在不同断层倾角影响下的扩展倾向，可为实际工程中面对不同倾角断层时采取不同突水防治措施提供重要的参考。