板状页岩单轴压缩实验及断裂力学分析

侯振坤¹，杨春和^1,2，孙书伟³，郭印同²，王磊²，徐峰²，刘杰¹

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 中国科学院武汉岩土力学研究所3. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：基于板状页岩的单轴压缩试验,研究了含共线闭合裂隙页岩的裂纹扩展规律,从断裂力学角度,解释了裂纹起裂顺序,推导了板状页岩的脆性断裂准则及抗压强度,给出了断裂韧性的求取方法,得到:含预制裂隙页岩的抗压强度劣化程度较弹性模量大;破坏后宏观裂纹分为两类,一类为表面平整、光滑的拉裂纹,另一类为呈锯齿状、有明显压痕的压剪裂纹;预制裂隙内端比外端更容易起裂,起裂角范围为46°⁸6°;裂隙间距越小岩桥越容易搭接贯通;裂纹尖端起裂方向只和θ有关,和KⅡ无关;裂隙尖端的内端应力强度因子较大,更易起裂;共线双裂纹模型的优势裂纹角为β_m=0.5arctan f^-1。

关键词：板状页岩;共线裂隙;单轴压缩;裂缝扩展;岩桥;断裂力学;