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断裂韧度值在岩石和混凝土中的应用

作者:admin     发布日期: 2020-12-14     二维码分享
断裂韧度值在岩石和混凝土中的应用
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一、关于断裂力学的技术介绍:
     虽然在工程岩石力学的设计问题中,岩体具有首位的重要性,但是,在岩石破碎过程(诸如钻孔、爆破、隧道掘进、岩石切割与粉碎)中,岩石材料本身却变得重要了。不过两者间具有很密切的关系,而且,断裂力学概念不仅与岩石材料本身息息相关,并且对于实际的岩石工程也作出了重要的贡献。近年来,无论在理论分析还是在岩石断裂韧度的测试方向这些概念都引起了人们与日俱增的兴趣。
断裂力学是一门工程科学,目的是给出完整的工程结构构件由于裂纹扩展而破损的定量描述。在.基本的形式中,.大容许应力与裂纹的尺寸和位置有关。它还可预测由于环境影响或变化荷载(疲劳)引起的裂纹扩展到临界尺度的速率。它也可以确定裂纹快速扩展或止裂的条件。
断裂力学主要应用于防止或预测人工材料(如金属、塑料、陶瓷)制成的结构的灾变性破坏。在混凝土开裂问题中它的应用也日益重要起来。在地球物理学中,把它应用于地震断层运动预测的重要性在日益增长。但是,在岩石工程方面大多数应用中,看来那些考虑了开裂问题的应用是有益的。
从历史上看,断裂力学是材料力学方法的发展。这种方法是用于结构中应力与某些材料强度值的比值来判断破裂是否将会发生。在断裂力学中,材料的基本参数称为断裂韧度。
由于断裂力学是具体描述裂纹影响的,所以断裂韧度试验与通常的强度试验不同,它需要采用含有非常确定的试件。
二、关于断裂韧度值在岩石中的应用
1、作为岩石材料分级的参量。
2、作为岩石碎裂过程(列如隧道掘进及模型爆破)的指标。
3、作为模拟岩石破碎过程,稳定性分析及解释某些地质特征的材料特性,这里所指的岩石破碎包括岩石切割、水压致裂、气压致裂、气井的爆破激发、径向爆炸致裂、坑口爆破等。
在一些这一类模拟的实例中,断裂韧度并不是..引入的强度性质。然而人们认识到,当模拟少量主裂纹的作用时,断裂韧度可能比其它强度参数更为适当。因此,在预测实际环境中岩石的性质时,断裂韧度是目前的主要参数。不管怎么说,地热能的开采仍是一个在岩石工程设计中用到断裂力学及断裂韧度试验的例子。
三、建议采用的方法有两种
1、用的是带有切口的弯曲试件,切口垂直于岩芯的轴。在切口的对侧施加压缩荷载。这样的装置在试验时可使切口截面上的韧带部分(即切口截面上那些未被切去的部分)因裂纹扩展而横向裂开。
2、采用短棒试件,这种试件有平行于岩芯轴线的切口,在试件端面施加拉伸载荷将切口两侧拉开。该装置试验时可使切口截面的韧带由于裂纹扩展而纵向开裂。
   在两种方法中,切口截面的韧带都具有V形断口…可以预料,这个方案以后将添加第三种试件。
四、建议采用这些方法的目的
     到目前为止,断裂韧度试验已使用了许多不同的试件类型及方法。所得的值,一般来说是相差很大的。这就意味着,这样测出来的断裂韧度的值通常并不能真正表征材料的性质。现在所建议采用的方法,其主要目的是为了提供一些能够一贯地测出正确而精密的断裂韧度值的试验方法。
    显然、这样的值是作出可靠地定量工程预测的重要因数。即便是对于在进行材料试验后也得不出材料性质的岩石,如果用这种方法得到的韧度值能作为一个指标加以利用,也是具有实际意义的。在这种情况下,采用标准试验方法人仍可比不采用标准方法的人更加容易吸收其他人的经验。

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