层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响
李勇1
胡双杰2
桂辉高2
孙传猛3
甘涛2
李银2
1.重庆大学 资源与安全学院,重庆 400044;煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 4000442.重庆大学 资源与安全学院,重庆 4000443.中北大学 电气与控制工程学院,山西 太原 030051
摘要：层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征.为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为 0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验.试验结果表明,试件的Ⅰ型标准化应力强度因子YⅠ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性,并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系,且仅在层理倾角β为0°和90°时,试件表现为纯Ⅰ型断裂模式,即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式.同时,试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小,并与层理倾角呈二次函数关系;当层理倾角与预制裂纹角度垂直时,试件的Ⅰ型断裂韧度最大;而当层理倾角和预制裂纹角度平行时,试件的Ⅰ型断裂韧度最小.另外,基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究,验证了试验和计算结果的准确性.
关键词：页岩层理方向Ⅰ型断裂断裂韧度扩展有限元法裂纹扩展
分类号：TD325(矿山压力与支护)TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC2905700)重庆市自然科学基金面上项目(cstc2020jcyj-msxmX0570)山西省基础研究计划面上项目(202203021221106)中央高校基本科研业务费项目(2020CDJ-LHZZ-004)
论文发表日期：2024-02-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 1-6 )
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