《表2 灰岩抗压强度及弹性模量的模拟结果》

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《基于数字图像的不同倾角节理灰岩破裂模式及细观尺度破裂过程研究》

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不同倾角节理试件的峰值强度及弹性模量差异较大，表明方解石脉的形状、大小及空间分布对灰岩的宏观力学特性影响显著。从图6中可知，不同倾角节理试件的峰值强度差异和弹性模量差异较为显著，经数据分析，含节理灰岩的弹性模量及抗压强度具有明显的各向异性，随着节理倾角的增大均呈U型变化，这是由于灰岩内部矿物和基质排列所引起的固有各向异性及方解石的弱胶结作用所致，这与汪杰等[21]和孙旭曙等[7]的研究结果具有一致性，同时也说明了数值模拟的结果是可靠的。灰岩的抗压强度在α=0?时达到了最大，为81.47 MPa；在α=60?时达到了最小，为55.68 MPa，最小值与最大值之间相差25.79 MPa，这与刘红岩等[5]的研究结论相一致，产生这一差异的原因是当节理倾角为60?时，方解石脉倾角大于试件内摩擦角，对试件进行压缩，此时方解石与灰岩的接触面上的剪切力大于其摩擦力与黏聚力之和，试件将沿方解石与灰岩的接触面发生滑动破坏，抗压强度非常低；当方位角为90?或0?时，试件将不再沿方解石与灰岩的接触面发生滑动破坏，抗压强度得到较大提升。弹性模量在α=90?时达到最大值，为89.66 GPa；在α=60?时达到最小，为50.33 GPa。如图6和图7，由于受灰岩细观结构的影响，含节理灰岩的抗压强度及宏观破裂模式体现了显著的各向异性特征。如图5所示，不同倾角节理灰岩内部细观结构具有不同的几何分布情况，导致了单轴压缩条件下试样内部应力分布不均匀，由于岩石细观结构的非均匀性，从而导致了岩石宏观破裂的非线性特征，表现为不同节理倾角灰岩的弹性模量和抗压强度等参数差异显著。