应力比影响下的破裂角、闭锁角、摩擦系数及其耦合关系

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• 责任者：关成尧^c中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室^d1976^e博士研究生 ; 漆家福 ; 邱楠生 ; 赵国春^c中国地质大学(北京) ; 杨桥 ; 白相东^c防灾科技学院 ; 李春雷^c中国石油勘探开发研究院亚太研究所
• 刊名：岩土力学
• 出版年：2012
• 卷期：33^b12总211
• 关键词：岩体力学20^a裂隙 ; 数学模型 ; 应力 ; 耦合作用
• 页码：3570～3576
• 索书号：P478.06/357
• 图表：^c参17插图
• 分类号：1600
• 文摘期号：2013/07

摘要

裂纹扩展和摩擦系数分属两个学科而鲜有联系，摩擦系数理论较少，主要依赖实验获得。在Griffith椭圆形裂纹基础上讨论摩擦面状裂纹力学模型，计算了单轴、三轴压应力情况下微裂纹扩展的期望方向及应力集中，那些方向偏离宏观破裂方向较大角度的裂纹因闭锁而无法延伸，应力比σ₃/σ₁越大，可扩展的微裂纹越向宏观裂纹面方向集中，随着围压3的增加，闭锁范围增大，实现了裂纹张性向剪性的转变。摩擦系数、方向集中度、应力比呈耦合关系，一方面，摩擦系数越大越利于微裂纹方向集中；另一方面微裂纹的方向集中导致了宏观裂纹面(裂缝)上凸起角度降低，进而减小摩擦系数。围压和裂纹扩展期的应力状况是影响摩擦系数的重要因素，σ₃/σ₁≤0.4往往成为裂纹扩展的应力条件，凸起斜面摩擦系数越大，临界应力比越小。裂纹粗糙度(或分维数)对形成期的应力状况具有一定记忆功能。