水-力作用下红砂岩多裂纹宏-微观断裂机理研究

在深部开采工程中,裂隙岩石在水-力作用下容易发生起裂、扩展而导致失稳破坏。针对目前关于水-力作用下多裂纹断裂机理大多为定性研究而缺乏相关定量研究的问题,基于水-力作用下多裂纹扩展准则预测水-力作用下含双裂纹红砂岩的扩展过程和断裂模式,并通过开展含不同相对位置非等长非平行双裂纹的红砂岩长方体试样的水-力作用双轴压缩断裂试验和断口扫描电镜试验,研究裂纹几何参数和外载条件对多裂纹应力-应变曲线及扩展轨迹的影响规律,揭示水-力作用双轴压缩下岩石多裂纹宏-微观断裂机理。研究结果表明：对于水-力作用双轴压缩下含双裂纹的红砂岩试件,当裂纹相对倾角和相对垂直间距减小(或增大)且减小(或增大)幅度越大时,峰值荷载均随之减小(或增加)且减小(或增加)幅度也越大。对于任意相对位置的双裂纹,水力裂纹总是先起裂,天然裂纹一般后起裂或不起裂;断裂机理多为II型(剪切)断裂,裂尖断口亦可观察到强烈的剪切断裂特征;增加水平侧压可抑制I型断裂而促进II型断裂。预测结果和试验结果吻合较好,验证了水-力作用多裂纹扩展准则。研究成果可为深部岩体工程的强度计算、止裂控制和安全评估等提供重要的理论和现实依据。