·1300· 工程科学学报，第39卷，第9期 泥砂浆交界面的不同方向使岩体的破坏形式呈现了明 表4微观裂纹数目 显的各向异性，具体表现为不同方向下，组合试样的破 Table 4 Number of microscopic cracks 坏形式明显不同.当0=0°时，从图8(a)中可以看到， 倾角， 拉伸裂纹 剪切裂纹 总裂纹数 沿交界面方向上基本都是黑色的拉伸裂纹，从表4中 /(°) 总数 占比/% 总数 占比/% 也可以看出，拉伸裂纹的比例占到了92.6%，这与上 0 135 125 92.6 10 7.4 文提到的沿交界面发生拉伸断裂的结果一致，此时的 15 144 94 65.3 50 34.7 “抗拉”强度可认为是交界面的抗拉强度.当0=15°， 30 160 97 60.6 39.4 30°，45时，如图8(b)、(c)、(d)中所示，与上文提到 45 129 65 50.4 64 49.6 一致的是断裂只发生在交界面.图9显示了放大的6 60 289 242 83.7 47 16.3 =15时的裂纹分布图，在岩石一水泥砂浆交界面上既 75 287 248 86.4 39 13.6 有拉伸微裂纹又有剪切微裂纹，这表明当倾角为15° 90 268 261 97.4 7 2.6 时，沿交界面发生的破坏既有拉伸应力的作用又有剪 切应力的作用.因此，此时的破坏可认为是沿交界面 的拉一剪破坏，此时计算得到的“抗拉”强度与交界面 的拉伸与剪切强度有关.从表4中也可以清楚地看 到，当0=15°，30°，45°时，拉伸裂纹和剪切裂纹都存 在，并且随着日的增大剪切微裂纹的比例也越来越大， 这表明随着日的增大，沿交界面发生的断裂越来越表 现为剪切断裂，交界面的剪切强度对计算“抗拉”强度 影响越来越大.当0=60°，75°，90时，如图8(e)、(f)、 (g),水泥砂浆和岩石中出现了大量的黑色的拉伸微 裂纹，而在交界面上绝大部分是红色的剪切微裂纹，这 表明当0=60°，75°，90°时，断裂表现为沿交界面的剪 切破坏和水泥砂浆（或岩石）中的拉伸破坏的复合型 图90=15°裂纹分布放大图 Fig.9 Enlarged view of crack distribution for =15 破坏，这点与上文提到的也基本一致.此时，计算得到 的“抗拉”强度则由水泥砂浆（或岩石）的抗拉强度和 表示宏观裂纹两侧颗粒的运动趋势，虚线表示运动趋 交界面的剪切强度决定 势沿宏观裂纹方向和垂直于宏观裂纹方向的两个位移 P℉℃2”中通过颗粒位移矢量的分布情况能够确定 分量.如图11(a)所示，当0=0°时，所有的颗粒由于 宏观裂纹的形成机理.图10显示了岩石一水泥砂浆 受到拉应力的作用呈相互背离的趋势向宏观裂纹的两 交界面不同方向下的位移矢量分布，黑色箭头表示颗 侧运动，当拉应力达到此处的抗拉强度时，形成拉伸微 粒的位移方向，长短表示位移的大小.图11给出了 裂纹.因此，此角度时发生的宏观裂纹主要是拉应力 0=0°和0=15°时的位移矢量分布的放大图，红色箭头 的作用结果.当0=15时，如图11(b),岩石颗粒和水 (a (b (d) ) 图10不同方向下的位移矢量分布.(a)0=0°；(b)0=15°：(c)8=30°：(d)8=45°：(e)6=60°；(f)0=75°；(g)8=90° Fig.l0 Displacement vector distributions under different orientations:(a)0=0°：(b)6=l5°；(c)8=30°：(d)0=45°：(e)0=60°；(f)6=75°： (g)8=90工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 泥砂浆交界面的不同方向使岩体的破坏形式呈现了明 显的各向异性,具体表现为不同方向下,组合试样的破 坏形式明显不同. 当 兹 = 0毅时,从图 8( a)中可以看到, 沿交界面方向上基本都是黑色的拉伸裂纹,从表 4 中 也可以看出,拉伸裂纹的比例占到了 92郾 6% ,这与上 文提到的沿交界面发生拉伸断裂的结果一致,此时的 “抗拉冶强度可认为是交界面的抗拉强度. 当 兹 = 15毅, 30毅,45毅时,如图 8( b)、( c)、( d) 中所示,与上文提到 一致的是断裂只发生在交界面. 图 9 显示了放大的 兹 = 15毅时的裂纹分布图,在岩石―水泥砂浆交界面上既 有拉伸微裂纹又有剪切微裂纹,这表明当倾角为 15毅 时,沿交界面发生的破坏既有拉伸应力的作用又有剪 切应力的作用. 因此,此时的破坏可认为是沿交界面 的拉―剪破坏,此时计算得到的“抗拉冶强度与交界面 的拉伸与剪切强度有关. 从表 4 中也可以清楚地看 到,当 兹 = 15毅,30毅,45毅时,拉伸裂纹和剪切裂纹都存 在,并且随着 兹 的增大剪切微裂纹的比例也越来越大, 这表明随着 兹 的增大,沿交界面发生的断裂越来越表 现为剪切断裂,交界面的剪切强度对计算“抗拉冶强度 影响越来越大. 当 兹 = 60毅,75毅,90毅时,如图 8(e)、(f)、 (g),水泥砂浆和岩石中出现了大量的黑色的拉伸微 裂纹,而在交界面上绝大部分是红色的剪切微裂纹,这 表明当 兹 = 60毅,75毅,90毅时,断裂表现为沿交界面的剪 切破坏和水泥砂浆(或岩石) 中的拉伸破坏的复合型 破坏,这点与上文提到的也基本一致. 此时,计算得到 图 10 不同方向下的位移矢量分布 郾 (a)兹 = 0毅;(b)兹 = 15毅;(c)兹 = 30毅;(d)兹 = 45毅;(e)兹 = 60毅;(f)兹 = 75毅;(g)兹 = 90毅 Fig. 10 Displacement vector distributions under different orientations: (a)兹 = 0毅;(b)兹 = 15毅;( c) 兹 = 30毅;( d) 兹 = 45毅;( e) 兹 = 60毅;( f) 兹 = 75毅; (g)兹 = 90毅 的“抗拉冶强度则由水泥砂浆(或岩石)的抗拉强度和 交界面的剪切强度决定. PFC 2D中通过颗粒位移矢量的分布情况能够确定 宏观裂纹的形成机理. 图 10 显示了岩石―水泥砂浆 交界面不同方向下的位移矢量分布,黑色箭头表示颗 粒的位移方向,长短表示位移的大小. 图 11 给出了 兹 = 0毅和 兹 = 15毅时的位移矢量分布的放大图,红色箭头 表 4 微观裂纹数目 Table 4 Number of microscopic cracks 倾角, 兹 / (毅) 总裂纹数 拉伸裂纹 剪切裂纹 总数 占比/ % 总数 占比/ % 0 135 125 92郾 6 10 7郾 4 15 144 94 65郾 3 50 34郾 7 30 160 97 60郾 6 63 39郾 4 45 129 65 50郾 4 64 49郾 6 60 289 242 83郾 7 47 16郾 3 75 287 248 86郾 4 39 13郾 6 90 268 261 97郾 4 7 2郾 6 图 9 兹 = 15毅裂纹分布放大图 Fig. 9 Enlarged view of crack distribution for 兹 = 15毅 表示宏观裂纹两侧颗粒的运动趋势,虚线表示运动趋 势沿宏观裂纹方向和垂直于宏观裂纹方向的两个位移 分量. 如图 11( a)所示,当 兹 = 0毅时,所有的颗粒由于 受到拉应力的作用呈相互背离的趋势向宏观裂纹的两 侧运动,当拉应力达到此处的抗拉强度时,形成拉伸微 裂纹. 因此,此角度时发生的宏观裂纹主要是拉应力 的作用结果. 当 兹 = 15毅时,如图 11( b),岩石颗粒和水 ·1300·