VoL23 No.3 黎立云等：单压下类岩材料有序多裂纹体的宏观力学性能 ·201· 裂纹尖端转移.试件的破坏逐步由强度控制转 图1(b)所示模型Ⅱ（白水泥材料b, 化为由裂纹尖端应力场控制，或者说近似由裂 o。=3.57MPa)的单向压缩实验结果列于表4中， 纹尖端压应力强度因子K,与剪应力强度因子 表中每一数据来自三个试验.从表4可看出，此 K控制，当a接近或等于90°时，由于裂纹尖端 种多裂纹模型单向受压时，宏观强度最低点发 的应力奇异性已消失，即K=KO,因而又转化 生在c-45°左右；a-0°的水平裂纹对宏观强度也 为由强度控制破坏，试件因裂纹尖端引发的压 有一定程度削弱；而a0°的竖直裂纹对起裂应 裂裂纹而导致宏观惯通破坏（0。≈a。,见图4与 力与无裂纹试件相比，只是略有削弱，但由实验 图5中竖直裂纹的破坏，为抗压强度). 知，对最终破坏应力却有明显削弱 1.3实验结果 从表14可以看出，对于宏观等效弹性模 图1(a)所示模型I(石膏材料a,o,0.56MPa; 量E而言，比较明显的现象为在a45°时，有一 石膏材料b,=1.31MPa;白水泥材料a, 个最低值，这说明a=45°时，对有序排列的多裂 o=5.24MPa.c,为材料弯曲抗拉强度)的单向压 体而言，总体纵向刚度最低，纵向变形容易发 缩实验结果列于表13中，表中无裂纹所属的 生.实际上从前面的总结也可看出，=45时，宏 那一列的3个数值，即为模型材料的材料常数： 观强度也基本偏低，当α为其他角度时，E。值稍 抗压强度a。,弹性模量E与泊松比4，表中每一数 有波动；总之，从0°到a-0°，再到无裂纹模 据来自于3个实验. 型，除-45°有最低值外，E。基本呈上升趋势，无 从表1~3可以看出，此种多裂纹模型单向 裂纹模型的E具有最大值.对于宏观等效泊松 受压时，在30°45°时，为宏观强度最低点，= 比4而言，随着a从0°变化到90°，再到无裂纹模 0°的水平裂纹亦对宏观强度有较大影响；而对α 型，变化规律也基本呈上升趋势， =90°的竖直裂纹，与无裂纹试件相比，对宏观强 比较模型I与模型Ⅱ的实验值，由于模型I 度略有削弱，但相差不大， 的裂纹较模型Ⅱ的裂纹密度要大，所以各力学 表1石膏a模型I等效力学参数实验平均值 Table 1 Experimental values of equivalent mechanical parameter of gypsum a model I a/() 0 30 45 60 75 90 无裂纹 o/MPa 0.327 0.288 0.346 0.551 0.662 0.577 0.601 E,/MPa 56.6 60.4 37.2 53.8 48.5 63.9 76.1 4。 0.058 0.079 0.109 0.071 0.107 0.102 0.118 表2石膏b模型I等效力学参数实验平均值 Table 2 Experimental values of equivalent mechanical parameter of gypsum b modelI a/() 0 30 45 60 75 90 无裂纹 o/MPa 0.598 0.559 0.950 1.405 1.586 E,/MPa 185.3 133.6 202.0 227.1 230.8 4 0.043 0.051 0.062 0.045 0.093 表3白水泥a模型【等效力学参数实验平均值 Table 3 Experimental values of equivalent mechanical parameter of white cement a model I a/() 0 30 45 60 75 90 无裂纹 o/MPa 4.04 3.60 6.43 8.06 6.24 8.49 9.33 E./MPa 476.7 481.9 494.6 609.4 656.4 796.6 1152.9 0.017 0.015 0.012 0.019 0.022 0.019 0.054 表4白水泥b模型Ⅱ等效力学参数实验平均值 Table 4 Experimental values of equivalent mechanical parameter of white cement b model II a() 0 30 45 60 75 90 无裂纹 o/MPa 7.13 6.48 3.24 5.87 5.90 7.82 9.41 E./MPa 1326.6 1320.5 920.3 1554.4 1826.6 1620.7 1959.6 0.019 0.016 0.015 0.021 0.020 0.028 0.043、￾￾￾￾ ￾￾￾ 黎立云等 ￾单压下类岩材料有序多裂纹体的宏观力学性能 裂纹尖端转移 ￾ 试件 的破坏逐步 由强度控制转 化为 由裂纹尖端应力场控制 ， 或者说近似 由裂 纹尖端压应力 强 度 因子￾￾ 与剪应 力强 度 因子 戈 ，控制 ， 当￾接近或等于 ￾￾ 时 ， 由于裂纹尖端 的应力奇异性 已 消失 ， 即 戈布酥 ￾司 ， 因而又转化 为 由强度控制破坏 ， 试件因裂纹尖端引发 的压 裂裂纹而导致宏观惯通破坏 ￾￾’ 、 ￾ ， 见 图 ￾与 图 ￾ 中竖直裂纹的破坏 ， ￾为抗压强度 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾实验结果 图 ￾￾￾所示模型 ￾石 膏材料 ￾两闭￾￾￾￾￾￾ 石 膏 材 料 ￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾ 白 水 泥 材 料 ￾， ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾为材料弯 曲抗拉强 度 ￾的单 向压 缩实验结果列 于表 ￾一￾中 ， 表 中无裂纹所属 的 那一列 的 ￾个数值 ， 即为模型 材料的材料常数 ￾ 抗压强 度￾ ， 弹性模量￾与泊松 比产 ， 表 中每一数 据来 自于 ￾个实验 ￾ 从表 ￾一￾可 以 看 出 ， 此种多裂纹模型单 向 受压时 ， 在 ￾￾科￾ 时 ， 为宏观强度最低点 ， ￾￾ ￾ 的水平裂纹亦对宏观强度有较大影响 ￾而对￾ ￾￾ 的竖直裂纹 ， 与无裂纹试件相 比 ， 对宏观强 度略有削弱 ， 但相差不 大 ￾ 图 ￾ ￾￾所 示 模 型 ￾ ￾白 水 泥 材 料 ￾， 氏￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾的单 向压缩实验结果列 于表 ￾ 中 ， 表 中每一数据来 自三个试验 ￾ 从表 ￾可看 出 ， 此 种多裂纹模型单 向受压时 ， 宏观强度最低点发 生在“￾￾￾ 。 左右 ￾￾￾ 的水平裂纹对宏观强度也 有一定程度削弱 ￾而￾￾￾ 的竖直裂纹对起裂应 力与无裂纹试件相 比 ， 只是略有削弱 ， 但 由实验 知 ， 对最终破坏应力却有 明显削弱 ￾ 从表 ￾碑 可 以 看 出 ， 对于宏观等效弹性模 量及 而言 ， 比较 明显 的现象为在口￾￾￾ “ 时 ， 有一 个最低值 ， 这说明。￾礴￾ “ 时 ， 对有序排列 的多裂 体而言 ， 总体纵 向刚度最低 ， 纵 向变形容易发 生 ￾ 实际上从前面的总结也可看 出 声￾￾￾ 。 时 ， 宏 观强度也基本偏低 ， 当￾ 为其他角度 时 ，及 值稍 有波动 ￾ 总之 ， 从。￾￾ ￾ 到“￾￾￾ 。 ， 再到无裂纹模 型 ， 除。牛￾￾ 。 有最低值外 ，￾基本呈上升趋势 ， 无 裂纹模型 的￾具有最大值 ￾ 对于宏观等效泊松 比阵而言 ， 随着￾ 从 ￾变化到 ￾￾ ， 再到无裂纹模 型 ， 变化规律也基本呈上升趋势 ￾ 比较模型 ￾与模型 ￾ 的实验值 ， 由于模型 ￾ 的裂纹较模型 ￾ 的裂纹密度要大 ， 所 以各力学 表 ￾ 石， ￾ 模型 ￾等效力学参数实验平均值 ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾韶 ￾ 叫￾￾￾￾￾￾￾功￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ 表 ￾ 石裔 ￾模型 ￾等效力学参数实验平均值 几￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾叫￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ 卜￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ 司￾￾￾ ￾八以￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ 表 ￾ 白水泥 ￾ 模型 ￾等效力学参数实验平均值 几￾址 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾时￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾知￾￾ ￾ 表 ￾ 白水泥 ￾模型 ￾ 等效力学参数实验平均值 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾