基于CT扫描的砂岩主次裂纹扩展特征及影响因素研究

作     者：王帅 许莹 张艳博 姚旭龙 刘祥鑫 梁鹏 WANG Shuai;XU Ying;ZAHNG Yan-bo;YAO Xu-long;LIU Xiang-xin;LIANG Peng

作者机构：华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第4期

页      面：702-711,I0006页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(51774138) 河北省高校基本科研业务费项目(JQN2020039)。 

主　　题：CT扫描试验 主裂纹 次生裂纹 荷载水平 

摘      要：为了研究岩石在压应力条件下主次裂纹的萌生及扩展规律,对砂岩在单轴压缩条件下的破裂过程进行CT扫描试验,分析了砂岩中主次裂纹的形貌特征;同时,定量探讨了砂岩在不同变形阶段主裂纹的表面积和体积以及次生裂纹的分形维数,并运用Image pro plus 6.0和Image J软件计算了砂岩在不同高度位置主次裂纹的长度和数量,研究了主次裂纹的扩展及其影响因素。研究结果表明,主导砂岩破裂的是萌生于砂岩表面两种不同方向的主裂纹,主裂纹表面积和体积的增长速率随着荷载水平的增加而不同。在主裂纹的周围产生了许多次生裂纹,次生裂纹的分形维数随着荷载水平的增加而非线性增加。不同荷载水平下,砂岩在不同高度位置的主次裂纹长度和数量变化各不相同。在砂岩破坏前,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是主裂纹的长度,在砂岩破坏后,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是次生裂纹的长度。该结论对未来岩石破坏失稳的预测分析奠定了理论基础。