郭奇蜂等：预制裂隙花岗岩的强度特征与破坏模式试验 ·45. 变曲线如图3所示 表1试样参数 Table 1 Sample parameters 试样编号 直径/mm 高/mm 密度/(g“cm3) -1 50.20 101.00 2.583 1-2 50.26 100.32 2.595 预制裂隙 K-1 50.20 100.00 2.615 K-2 50.10 100.18 2.605 140 120 -1-1 -I-2 K-1 个个个个个 100 K-2 图1单裂隙花岗岩试件加载示意图 Fig.I Sketch of loading force on granite specimen with single crack 40 mm的七组裂隙花岗岩试样，如图2所示.根据预制 0 裂隙的类型分为三类试样：(1)无裂隙完整岩石试 0.1 020.30.40.50.60.70.8 样(L-1、I-2);(2)含圆孔的岩石试样(K-1、K-2); 轴向应变/% (3)含预制裂隙的岩石试样. 图3试样应力-应变曲线 Fig.3 Stress-strain curves of rock specimens 由图3可见，完整花岗岩试样与含圆孔试样应 力-应变曲线均可划分为四个阶段：裂隙压密阶段、 弹性变形阶段、非稳定破裂发展阶段和破裂后阶 段[4).根据表2中数据分析，完整岩样平均单轴抗 压强度126.83MPa,含圆孔岩样平均单轴抗压强度 图2单裂隙花岗岩试件 130.36MPa.从强度角度考虑，两类岩样没有产生 Fig.2 Granite specimens with single crack 明显差别，因此可以认为孔径2mm的中心圆孔对岩 石单轴抗压强度没有实质影响. 加工过程中形成的圆孔可能影响裂隙尖端的应 力场分布，王元汉等山、李银平等2通过材料破裂 表2单轴压缩下岩样力学参数 Table 2 Mechanical parameters of rock specimens under uniaxial com- 过程分析计算方法(RFPA)从裂纹起裂和扩展路角 pression 度径验证了中心孔对裂隙尖端应力场与断裂特征没 试样编号 单轴抗压强度/MPa 有实质性影响.本文使用真实花岗岩试样从强度特 H 121.85 征、破裂模式、声发射特征等角度对两类岩石试样进 1-2 131.80 行单轴压缩试验，进一步验证中心孔的影响. K-1 131.19 2岩性特征与岩样加工 K-2 129.53 岩石单轴压缩试验使用AW2000型全数字电液 完整试样与圆孔试样的应力-时间-振铃计数 控制刚性压力试验机，试验全过程采用位移控制方 关系如图4所示.岩样整体破坏产生宏观贯穿断裂 式，加载速率为0.03 mmmin-',加载至试样破坏. 面时声发射计数突增并达到峰值，声发射特征均体 数据采样间隔为0.1s.完整试样I-1和-2，含圆孔 现出岩样破裂进展的阶段性，结合应力-应变曲线， 试样K-1和K-2,具体参数如表1所示. 可知圆孔对岩石的峰值强度和全过程声发射特征均 首先对完整花岗岩试验和含圆孔试样进行单轴 没有明显影响. 压缩试验，以作为参考及对比.两类试样的应力-应 完整试样与圆孔试样破裂特征相同，随着轴压郭奇峰等: 预制裂隙花岗岩的强度特征与破坏模式试验 图 1 单裂隙花岗岩试件加载示意图 Fig. 1 Sketch of loading force on granite specimen with single crack mm 的七组裂隙花岗岩试样,如图 2 所示. 根据预制 裂隙的类型分为三类试样:(1)无裂隙完整岩石试 样( I鄄1、 I鄄2); (2) 含圆孔的岩石试样(K鄄1、K鄄2); (3)含预制裂隙的岩石试样. 图 2 单裂隙花岗岩试件 Fig. 2 Granite specimens with single crack 加工过程中形成的圆孔可能影响裂隙尖端的应 力场分布,王元汉等[1] 、李银平等[2] 通过材料破裂 过程分析计算方法(RFPA)从裂纹起裂和扩展路角 度径验证了中心孔对裂隙尖端应力场与断裂特征没 有实质性影响. 本文使用真实花岗岩试样从强度特 征、破裂模式、声发射特征等角度对两类岩石试样进 行单轴压缩试验,进一步验证中心孔的影响. 2 岩性特征与岩样加工 岩石单轴压缩试验使用 AW2000 型全数字电液 控制刚性压力试验机,试验全过程采用位移控制方 式,加载速率为 0郾 03 mm·min - 1 ,加载至试样破坏. 数据采样间隔为 0郾 1 s. 完整试样 I鄄1 和 I鄄2,含圆孔 试样 K鄄1 和 K鄄2,具体参数如表 1 所示. 首先对完整花岗岩试验和含圆孔试样进行单轴 压缩试验,以作为参考及对比. 两类试样的应力鄄鄄应 变曲线如图 3 所示. 表 1 试样参数 Table 1 Sample parameters 试样编号 直径/ mm 高/ mm 密度/ (g·cm - 3 ) I鄄1 50郾 20 101郾 00 2郾 583 I鄄2 50郾 26 100郾 32 2郾 595 K鄄1 50郾 20 100郾 00 2郾 615 K鄄2 50郾 10 100郾 18 2郾 605 图 3 试样应力鄄鄄应变曲线 Fig. 3 Stress鄄鄄strain curves of rock specimens 由图 3 可见,完整花岗岩试样与含圆孔试样应 力鄄鄄应变曲线均可划分为四个阶段:裂隙压密阶段、 弹性变形阶段、非稳定破裂发展阶段和破裂后阶 段[44] . 根据表 2 中数据分析,完整岩样平均单轴抗 压强度 126郾 83 MPa,含圆孔岩样平均单轴抗压强度 130郾 36 MPa. 从强度角度考虑,两类岩样没有产生 明显差别,因此可以认为孔径 2 mm 的中心圆孔对岩 石单轴抗压强度没有实质影响. 表 2 单轴压缩下岩样力学参数 Table 2 Mechanical parameters of rock specimens under uniaxial com鄄 pression 试样编号 单轴抗压强度/ MPa I鄄1 121郾 85 I鄄2 131郾 80 K鄄1 131郾 19 K鄄2 129郾 53 完整试样与圆孔试样的应力鄄鄄 时间鄄鄄 振铃计数 关系如图 4 所示. 岩样整体破坏产生宏观贯穿断裂 面时声发射计数突增并达到峰值,声发射特征均体 现出岩样破裂进展的阶段性,结合应力鄄鄄应变曲线, 可知圆孔对岩石的峰值强度和全过程声发射特征均 没有明显影响. 完整试样与圆孔试样破裂特征相同,随着轴压 ·45·