【摘 要】
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岩石试样的形状和尺寸影响岩石断裂参数的准确测定,其原因与岩石断裂过程区（Fracture process zone（FPZ））的存在相关联,明确FPZ内的微裂纹发育规律有助于深入理解岩石的断裂特征,对于指导岩土工程设计具有重要意义。在GCTS RTX-3000岩石力学试验机上,采用直径分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm的中心直裂缝半圆盘（Semi-circular bend
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岩石试样的形状和尺寸影响岩石断裂参数的准确测定,其原因与岩石断裂过程区（Fracture process zone（FPZ））的存在相关联,明确FPZ内的微裂纹发育规律有助于深入理解岩石的断裂特征,对于指导岩土工程设计具有重要意义。在GCTS RTX-3000岩石力学试验机上,采用直径分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm的中心直裂缝半圆盘（Semi-circular bend（SCB））和中心直裂缝圆盘（Center-cracked circular disk（CCCD））砂岩试样分别进行了三点弯曲、劈裂加载试验。结合数字图像关联法分析了不同尺寸试样FPZ的演化过程,并采用PFC2D软件模拟两种形状试样的FPZ与尺寸之间的规律。得到的主要研究结论如下:（1）两种形状试样的FPZ形状都类似于条带状,峰值时刻不同尺寸的SCB试样的FPZ长度大约为宽度的2～2.5倍,而CCCD试样的FPZ形状更加狭长,其长度是宽度的2.6～3.9倍。（2）SCB和CCCD试样裂尖两端张开模式基本相同,都经历缓慢、线性、加速增长三个阶段,当载荷达到80%～90%峰值之间时裂纹张开速度都发生转折,此阶段也是FPZ快速发育的转折点,裂纹张开速度和FPZ发育速度呈正相关关系。（3）当载荷达到60%～65%峰值之间时,两种形状试样的FPZ开始发育,峰值时刻其范围都达到最大值,峰后都保持不变;载荷越接近峰值,FPZ发育越迅速,仅在90%峰值到峰值之间增长的FPZ长度占到总长度的二分之一。（4）SCB试样和CCCD试样峰值载荷下的FPZ长度和宽度都会随着试样尺寸的增加而增加,但两者FPZ长度的涨幅都逐渐减小。归一化长度即FPZ长度与韧带的比值会随着试样尺寸的增加而减小。（5）同一尺寸的CCCD试样的FPZ长度大于SCB试样,而CCCD试样的FPZ宽度小于SCB试样。试验和数值模拟结果都显示CCCD试样裂尖的拉应力区域长度大于SCB试样。两种试样FPZ长度的尺寸效应可以通过数值模拟得到与试验相一致的规律。数值模拟得到的FPZ长度与试验结果存在一定的误差,且SCB试样的误差值较小。（6）试样尺寸相同的情况下,CCCD试样的断裂韧度小于SCB试样,两种试样测试的断裂韧度值存在尺寸效应,都随着尺寸的增加而增加。图61幅,表9个,参考文献76篇
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