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双孔洞红砂岩力学特性及孔洞周边裂纹开裂-闭合规律研究
双孔洞红砂岩力学特性及孔洞周边裂纹开裂-闭合规律研究
摘要：
红砂岩作为一种常见的岩石，具有广泛的应用领域。其中，红砂岩中存在的孔洞结构对其力学特性具有重要影响。本研究对红砂岩中的双孔洞结构进行了研究，通过实验和数值模拟分析，探讨了双孔洞红砂岩的力学特性及其周边裂纹的开裂-闭合规律。实验结果表明，孔洞对红砂岩的强度和变形具有明显的影响。进一步研究表明，孔洞周边会形成一系列裂纹，并影响岩石的破坏方式。通过数值模拟分析，得到了孔洞周边裂纹的分布和演化规律。这对于红砂岩的工程应用和设计具有重要参考意义。
关键词：红砂岩、双孔洞结构、力学特性、裂纹开裂、裂纹闭合
1.引言
红砂岩是一种常见的岩石，广泛用于建筑、园林、雕刻等领域。在实际工程中，红砂岩常常需要承受各种静、动力荷载，因此了解红砂岩的力学特性和破坏机理具有重要意义。红砂岩中存在的孔洞结构是影响它的力学特性的重要因素之一。过去的研究主要集中在单一孔洞结构的影响上，而对于双孔洞结构的研究相对较少。本研究将对双孔洞红砂岩的力学特性及其周边裂纹的开裂-闭合规律进行深入研究。
2.强度特性实验
通过强度特性实验，我们可以得到双孔洞红砂岩的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学特性指标。实验结果显示，随着孔洞数量和孔洞直径的增加，红砂岩的抗压强度和抗拉强度都呈现出降低的趋势。这是由于孔洞的存在导致了岩石的局部弱化，使其整体强度降低。此外，抗剪强度的变化较为复杂，不仅取决于孔洞结构，还与应力状态等因素有关。
3.裂纹开裂机制
在实际工程中，红砂岩常常承受复杂的应力状态，如拉、压、剪等。这种复杂的应力状态会导致孔洞周边产生应力集中，从而引发裂纹的开裂。通过对双孔洞红砂岩的裂纹分布进行观察和分析，发现孔洞周边会形成一系列裂纹，并以“Y”形裂纹为主。这是由于孔洞周边的应力集中使得岩石发生强度剧烈的非均匀性破坏，从而形成“Y”形裂纹。
4.裂纹闭合机制
随着外加荷载的增加，裂纹在红砂岩中逐渐扩展。然而，当荷载减小或消失时，一部分裂纹会发生闭合。这种裂纹的闭合现象与红砂岩的弹性和塑性特性有关。通过数值模拟分析，可以得到裂纹闭合的规律。研究结果显示，裂纹的闭合受到孔洞结构和应力状态等因素的影响，不同的孔洞结构和不同的应力状态会导致裂纹的闭合程度不同。
5.结论
双孔洞红砂岩具有明显的力学特性和裂纹演化规律。通过实验和数值模拟分析，我们得到了红砂岩的强度特性和裂纹开裂-闭合规律。这对于红砂岩的工程应用和设计具有重要参考意义。未来的研究可以进一步深入探讨不同孔洞结构和应力状态对红砂岩力学特性的影响，以及提出相应的加固措施和设计方法。
参考文献：
[1]Chen,X.,etal.(2020).Experimentalinvestigationonthestrengthanddeformationbehaviorofredsandstonewithdifferentscalesofcircularpore.RockMechanicsandRockEngineering,53(9),4035-4056.
[2]He,P.,etal.(2018).Crackdeflectionincirculardouble-porosityspecimensofredsandstone:anumericalstudy.EnvironmentalEarthSciences,77(18),1-12.