2,+1g (对国2 ■+ 置三填要童 衡精著特机着食 打o V l . 7 1 N o . 张宗 贤等 2 : 岩 石 宏观 裂纹 分 叉 的加载 率 效应 · 3 . 1 1 此 , 在 了解 裂 纹 分 叉 与 断裂 韧 度 关 系 的基 础 上 进 一 步 探 讨 裂 纹 分叉 与加 载 率 的 关 系 , 对 于 仅仅 通 过 断 裂 破 坏 后 岩 石材 料 或结 构 物 的 裂 纹 分叉 现 象 的 考 察来 了解 岩 石 或 结 构 物 的 受 载条 件 及 破 坏 原 因 , 特 别 是 对 于探 讨岩 石 动 态断 裂 机 理 , 以 便提 高 工 程 中 岩 石 破 碎 的 效率 和效 益 , 都 有 积 极 意 义 . 1 不 同 加 载率条件 下岩石 的宏 观裂 纹 分 叉 为 了 考 察宏 观 裂 纹 分 叉 与 加 载 率 的 关 系 , 选 用 经 过 静 态 和 动 态 加 载 ( 加 载 率 K = 1 0 一 ’ 一 1 0 ` M P a · m , 2/ / s) 断裂 后 的辉 长岩 短 圆柱棒 试 件作 为研究 对象 . 静态断裂和动 态 断裂 试 验分别 是 在 M T S 8 10 材料 试验 机 和霍 普金 森冲 击试验装置上 进行的 , 见文献 【3] . 首先 , 将 断 裂后 的 岩 石 试 件 沿 垂 直 于 断 裂 面 (断 口 ) 的平 面切 开 , 见 图 1 所 示 , 然 后 对 切 开 的 剖 面进 行磨 平 和 抛 光 . 为 了 防 止 断 裂 面 及 其 附 近 的 岩 石 材 料 在 试 件 加 工 过 程 受 到 损 伤而 引起 断 裂 面 形 貌 变 化 , 在 试 件 切 开 之 前 先 用 9 14 胶 在 断 裂 面上 粘 一 块 胶 木 板 以 保护 断裂 面 . 试 件 加 工 好 后 , 在 扫 描 电 镜 和 光 学 显微 镜 上 观 察 剖 面 上 的 宏 观 裂 纹 分 叉 情 况 , 并 对宏 观 裂 纹 的 数 量 和 长 度 进 行 了 近 似 测 量 (测 量 范 围 为 整 个 试 件 的 剖 面 ) . 实 验 观 察结 果 普遍 发 现 , 静 态 断 裂 的 辉 长 岩 试 件 剖 面 上 基 本 上 看 不 到 大 于 1 一 Z r n r n 长 的 宏 观 裂 纹 分叉 现 象 ( 如 图 Z a) , 但 动 态 断 裂 的 辉 长 岩 试 件 剖 面 上 都 发 现 有 大 的宏 观 裂 \ \ \ / / \ / / 裂尖 l / / / / / / / / / 川 . . . - . ~ 二 月 J 、 J . , 、 . J、 几 里 一 _ l 图 1 纹分 叉 ( 如 图 Z b 一 图 Z d) . 而且 在 动态 断 裂 的 情 况 下 , 岩 石 短棒 试件 及 其剖 面 对 于 大 多 数 试 件 而 言 , 加 载 率 越 高 , 分 叉 裂 纹 的 数 量 和 总 长 度 都 随之 增 加 , 见 表 1 . 此 外 还 发 现 , 动 态 断 裂 的 试 件 的 裂 纹 尖 端 附 近 基 本 上 都 有 分 叉 裂 纹 出现 , 并 且 其与 断 裂 面 的夹 角 较 大 , 见 图 2 所 示 . 表 1 宏 观裂 纹分 叉 的数 t 与总 长 度 试 件号 加 载率 / M P a · m ” s 一 ’ 断 裂 韧 度 / M P .a m , ” 宏观 裂 纹分 叉 数量 分 叉裂 纹总 长 度 /~ C 04 1 . 6 6 x 1 0 0 3 . 3 3 0 0 N o . 12 l . 88 x l 0 5 7 . 90 1 2刀 N o . 0 7 2 . 1 7 x l 0 5 1 1 . 2 9 1 7 . 5 N o . 2 3 1 , 0 6 x 10 6 2 4 4 1 2 1 1 . 5 N o . 24 8 . 6 1 x 10 5 2 3 . 2 3 3 13 . 9 N o . 35 l . 2 5 x l 0 6 32 . 6 4 3 18 月 在光 学 显 微 镜 下 观 察 到 与 图 2 类 似 的 情 况 , 并 且 对 断 裂 面 附 近 的宏 观 裂 纹 和 微 观 裂 纹 所 占面积 进 行 了 测 量 , 发 现单 位 测 量 面 积 内两 种 裂 纹 所 占面 积 的 百 分 比 随加 载 率 增 加