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摘要
基于统一相场模型，对高强石膏类岩石试样的单轴压缩试验进行数值模拟试验，并结合DIC试验结果，分析岩石裂纹扩展和损伤演化机制。结果表明：单裂纹岩石试样的裂纹扩展是岩石内部应力集中导致损伤不断积累的结果；裂纹起裂时的裂纹驱动力存在阈值，其大小与材料有关，可以用其评估岩石裂纹起裂的难易程度；裂纹宽度和长度变化曲线与岩石破坏过程具有高度的相关性，可以将岩石破坏分为弹性、裂纹萌生、宏观裂纹出现、裂纹扩展贯通4个阶段；随着裂纹倾角的增加，岩石的破坏类型从拉伸裂纹主导下的张拉破坏转变为剪切裂纹主导下的剪切破坏；裂纹与加载方向的夹角越小，裂纹起裂的位置越靠近岩石预制裂纹端部的压应力集中区，导致裂纹驱动力受到的制约性越强，需要更大的荷载才能达到裂纹起裂的阈值，从机制上解释了裂纹倾角大的岩石微裂纹发育更充分、裂纹长度曲线更光滑的现象。双裂纹岩石试样的裂纹扩展路径受到周围分布的应力场制约，岩桥区是否发生贯通破坏取决于岩桥区的应力类型。研究表明相场法数值模拟对促进岩石裂纹扩展和损伤演化机制的认识具备良好应用前景。
- 出版日期2023
- 单位同济大学; 岩土及地下工程教育部重点实验室
