含孔洞-双裂隙红砂岩宏细观损伤特征数值试验研究

黄冬梅; 朱盈盈; 乔书昱; 邢大千; 王新照

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.004

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (04) : 32 -42. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.004

含孔洞-双裂隙红砂岩宏细观损伤特征数值试验研究

黄冬梅, 朱盈盈, 乔书昱, 邢大千, 王新照

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摘要

为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征，利用颗粒流程序PFC^2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验，分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化情况。试验结果表明：砂岩的峰值强度和弹性模量与裂隙倾角间具有正相关关系，而裂隙开度的增加对试样峰值强度和弹性模量影响较小；随着裂隙倾角的增大，声发射累计振铃计数呈现前期缓慢减少、后期迅速增大的变化趋势；随着裂隙开度的增大，声发射累计振铃计数呈现先减小后增加再减小的变化趋势；随着裂隙倾角的增加剪切裂纹数量逐渐增加至与拉伸裂纹相近，破裂模式也由拉伸破坏变为拉剪混合破坏；不同开度砂岩破裂模式均为拉伸破坏；当裂隙倾角水平或垂直时，仅有一条裂隙参与主裂纹的形成；当裂隙倾角非水平或非垂直时，两裂隙之间产生崩落区，且均参与主裂纹的形成；随着裂隙开度的增大砂岩试样的破碎程度逐渐增大，除裂隙开度为1 mm时因开度太小导致裂隙闭合未形成崩落区外，其余试样均产生崩落区，且崩落区范围逐渐增大，4种开度砂岩裂隙均参与主裂纹的形成。