人字形切槽巴西圆盘岩石试样复合型断裂渐进过程数值模拟研究

许 媛，戴 峰* ，徐奴文，魏明东

(水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学），四川 成都 610065)

摘 要：人字形切槽巴西圆盘（CCNBD）岩石试样由于诸多优点，被国际岩石力学学会确定为岩石 I 型断裂韧度测试 建议方法，并被众多学者应用于复合型（包括纯Ⅱ型）断裂试验研究。然而，CCNBD 在复合型荷载下的渐进断裂机理 尚未完全获悉，复合型断裂韧度测试基于的穿透直裂纹扩展假设并未严格评估，用于复合型断裂研究的合理性还未得 到有效验证。采用细观损伤力学软件首次模拟得到 CCNBD 在复合型荷载下的渐进破坏过程。结果显示：裂纹不仅萌 生于人字形韧带尖端，且易产生于切槽边缘，造成真实裂纹前缘为曲线形，与人字形切槽试样断裂韧度测试所基于的 穿透直裂纹假设不符；裂纹并非沿着预制人字形韧带平面扩展到其根部，切槽边缘的破裂方向均朝向加载端，形成扭 曲的三维翼形裂纹。数值模拟结果同物理实验对比，十分吻合。CCNBD 的裂纹形态和渐进扩展规律不符合当前普遍采 用的复合型测试原理，因此采用 CCNBD 试样进行岩石复合型（包括纯Ⅱ型）断裂韧度测试值得商榷。 

关键词：渐进断裂；人字形切槽巴西圆盘；复合型；翼型裂纹；声发射

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