岩石中三维单裂隙扩展过程的试验研究和数值模拟

采用一种新型的透明性和脆性度良好的非饱和树脂材料，制作了一组含有不同倾角椭圆形三维内置单裂隙的试样。研究了单轴压缩条件下单裂隙的扩展与贯通过程，分析探讨其产生的条件和机理。试验结果表明：三维单裂隙试件破坏过程大致经历4个阶段。三维单裂隙的断裂比二维断裂复杂得多，产生多种不同形态的裂纹，如鱼鳍状裂纹、花瓣形裂纹等。在FLAC3D软件框架内还建立了一种新的弹脆性破坏本构关系和分析法，并采用超细单元划分法建模，用以模拟三维裂隙扩展。数值模拟结果与本文和前人的三维裂隙试验对照，相符程度均良好，表明了新的数值模拟方法的有效性。当推广到双轴压缩试验模拟时，也与前人相关试验结果有很好的一致性。