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作者：吴刚;陈伟;
单位：济南市槐荫区工程质量与安全中心;浙大宁波理工学院土木建筑工程学院;
摘要：当寒区岩体冻结时，裂隙中的水冻结会导致体积膨胀，从而引起裂隙起裂。为得到裂隙水冻胀力和围岩温度应力共同作用下裂隙起裂的规律，基于质量守恒、弹性力学及水冰相变理论，建立了裂隙水冻胀力的解析方程。同时，结合弹性断裂力学理论，提出了裂隙水冻胀力和围岩温度应力共同作用下岩石裂隙起裂模型，并给出了应力强度因子的计算公式。在考虑裂纹尖端应力场常数项的影响的基础上，修正了现有的起裂准则，推导出最大起裂切向应力和临界起裂角的表达式，分析了裂隙尖端起裂应力及起裂角的变化规律，并通过数值模拟验证了理论结果。结果表明，当裂隙倾角较低时，裂隙起裂主要受控于裂隙水冻胀力；随着裂隙倾角的增大，围岩的温度应力对裂隙起裂的影响逐渐增大，起裂形式也从张拉转变为剪切起裂；裂隙起裂的最大切应力随冻结温度呈递增趋势，冻结温度为-20℃时，起裂切应力达到最大值；不同冻结温度下裂隙起裂角度的峰值约为74.1°。研究成果加深了对裂隙岩体冻胀破坏机制的认识，可供参考。
关键词：裂隙水;;冻胀力;;尖端应力;;裂隙起裂角;;改进的MTSED准则
基金资助：浙江省自然科学基金重点项目(LY20E080002)
