基于Griffith强度理论的岩石裂纹起裂经验预测方法研究

裂纹起裂强度是岩石破坏过程中的重要应力阈值，研究岩石起裂准则对于揭示其破坏机制及预测围岩工程性质有着重要意义。首先进行青砂岩试样的单轴及三轴压缩起裂试验，并基于多种应变响应分析其中的起裂机制及细观破坏特征，指出局部张拉应力集中是起裂破坏的主因，总结提出低围压条件下的张开型起裂模型及高围压条件下的滑动型起裂模型。然后基于Griffith强度理论分析压应力场中岩石缺陷端部的局部最大张拉应力，其大小随差应力 的升高而增大，同时在围压条件下受表面摩擦作用的影响较大。针对岩石细观起裂机制提出起裂预测经验准则，准则中引入起裂参数 作为围压影响系数以表征摩擦作用，从而适用于不同围压条件下的起裂破坏预测。利用3组起裂试验结果对经验准则进行验证，其准确性及实用性明显优于传统线性起裂准则。最后通过分析不同围压下岩石起裂强度与峰值强度之比 ，发现试样在围压60 MPa以下时其起裂破坏属于细观张拉破坏机制。