劉新榮 劉馨琳 許 彬 王子娟 曾 夕 陳 欣

(①重慶大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶 400045,中國)(②重慶大學(xué)庫區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害防治國家地方聯(lián)合工程研究中心,重慶 400045,中國)(③重慶大學(xué)山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400045,中國)(④重慶工商大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院,重慶 400067,中國)

0 引 言

一般地,巖石在各種地質(zhì)作用下形成大量不連續(xù)界面,如裂縫、節(jié)理、弱面、夾層以及斷層,這些不連續(xù)界面對巖體的剪切力學(xué)行為和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都有顯著影響(劉東燕,2014)。在巖石類型、風(fēng)化程度、巖石尺寸、節(jié)理形態(tài)、法向應(yīng)力、含水率等因素的影響下,含結(jié)構(gòu)面巖體展現(xiàn)出復(fù)雜的剪切力學(xué)行為。通過實(shí)際工程研究表明,結(jié)構(gòu)面形態(tài)是控制巖體強(qiáng)度和變形等力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵因素(Gehle et al.,2003; Brideau et al.,2008; 劉紅巖等,2013; 陳國慶等,2017; Liu et al.,2021)。因此,深入研究不同傾角和法向應(yīng)力條件下,含不同Z型相交裂隙巖體的剪切力學(xué)行為具有重要的理論價(jià)值和工程意義。

國內(nèi)外學(xué)者對含結(jié)構(gòu)面巖石強(qiáng)度、變形及破壞模式的研究已做了大量的工作,取得了諸多成果。Brideau et al.(2008),Liu et al.(2021)強(qiáng)調(diào)預(yù)先存在的巖體裂隙對脆性完整巖石物理力學(xué)性質(zhì)的重要影響。Gehle et al.(2003)通過對巖類材料試樣的直接剪切試驗(yàn),確認(rèn)了裂隙傾角和法向應(yīng)力是控制巖石剪切的重要參數(shù)。由此表明研究巖體結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)行為時(shí)考慮裂隙形態(tài)及法向應(yīng)力的影響十分必要。

目前對巖體結(jié)構(gòu)面的研究主要集中于強(qiáng)度及變形特征和損傷裂紋演化過程及破壞模式兩方面。在剪切強(qiáng)度及變形特征方面,孫祥等(2020)通過室內(nèi)直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)峰值剪切應(yīng)力及峰值剪切位移隨法向應(yīng)力增大及節(jié)理連通率下降而增大; 王志文等(2019)對共面斷續(xù)節(jié)理巖體采用顆粒離散元法研究了剪應(yīng)力-水平位移曲線并分為3個(gè)發(fā)展階段; 陳國慶等(2017)通過室內(nèi)直剪實(shí)驗(yàn)探究了不同形態(tài)、連通率及排列方式和不同法向應(yīng)力狀態(tài)的巖橋?qū)嗬m(xù)節(jié)理巖體破壞的影響規(guī)律; 劉新榮等(2018,2021)通過直剪試驗(yàn)和PFC2D離散元程序,研究了二階起伏體貫通型鋸齒狀(波浪狀)砂巖試樣剪切強(qiáng)度和變形特征。在裂紋演化過程及破壞模式方面,黃達(dá)等(2020)通過數(shù)值模擬試驗(yàn)分析了拉-壓應(yīng)力狀態(tài)下巖石損傷演化過程; 劉遠(yuǎn)明等(2006,2010)根據(jù)直剪試驗(yàn)和理論分析,研究了非貫通節(jié)理巖體破壞機(jī)理,并提出了貫通破壞強(qiáng)度準(zhǔn)則和貫通破壞模式; 趙海軍等(2019)通過連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型的離散元方法,研究了單一裂隙、雁列式平行裂隙及豎直共線斷續(xù)裂隙巖體裂隙擴(kuò)展規(guī)律及其對巖體破壞路徑的影響; 王桂林等(2018)通過室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)和顆粒流模擬,研究了砂巖含Z型裂隙時(shí)的裂紋擴(kuò)展,并分析了其破裂演化機(jī)制; 李勇等(2019)研究了含平行雙裂隙的水泥砂漿試件在不同裂隙傾角下裂紋的發(fā)展機(jī)理及裂紋擴(kuò)展演化規(guī)律; 黃達(dá)等(2019)采用法向應(yīng)力逐漸卸荷而剪切應(yīng)力保持恒定的直剪試驗(yàn)方法,研究了裂隙與剪切方向的夾角及應(yīng)力水平對單裂隙砂巖試樣破裂演化的影響規(guī)律; 劉新榮等(2020)通過單軸壓縮試驗(yàn),分析了含不同夾角V型相交裂隙巖體試件的裂紋演化與破壞模式及能量耗散特征。總體上,在自然界中巖體裂隙存在多種貫通模式,大多學(xué)者把貫通、平行、非平行裂隙或單裂隙的巖體作為主要研究對象,然而對Z型相交裂隙的研究較少,且多以單軸壓縮實(shí)驗(yàn)為其研究的通用手段。特別地,以天然巖石加工的試樣為研究對象,并考慮裂隙傾角和法向應(yīng)力影響的含Z型相交裂隙巖體剪切強(qiáng)度及變形特征和損傷裂紋演化過程及破壞模式的研究文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。

鑒于此,本文采用水刀切割加工制作含Z型相交裂隙巖體試樣,開展室內(nèi)恒定法向荷載(CNL)單向靜力直剪試驗(yàn),從而探究不同傾角和法向應(yīng)力下含Z型相交裂隙巖體試樣的剪應(yīng)力-位移曲線特征,并對其剪切強(qiáng)度與變形特征進(jìn)行分析,基于此揭示含Z型相交裂隙巖體的宏觀損傷裂紋演化規(guī)律并總結(jié)出其典型破壞模式。研究成果以期對裂隙巖體剪切力學(xué)行為和破壞模式的研究理論進(jìn)行完善,并為工程巖體穩(wěn)定性評價(jià)提供參考價(jià)值。

1 試驗(yàn)介紹

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)所用的灰?guī)r試樣取自三峽庫區(qū)(巫山段)某庫岸邊坡,坡體巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及白云巖為主。通過對試樣進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)特性試驗(yàn),獲得密度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、黏聚力及內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)參數(shù),試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)材料物理力學(xué)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)與制作

根據(jù)規(guī)范(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)編寫組,2013)對剪切面的尺寸限制并考慮水刀切割對巖板厚度的尺寸限制,以及考慮剪切試驗(yàn)設(shè)備尺寸、參考相關(guān)文獻(xiàn),本文最終選擇試樣尺寸:長100mm,寬40mm,高60mm。同時(shí)定義試樣裂隙幾何參數(shù)如下:α為預(yù)制平行裂隙與水平面的夾角,a為水平裂隙長度,b為預(yù)制平行裂隙長度,本次試驗(yàn)考慮了5種不同傾角(0°、15°、30°、45°、60°)的預(yù)制平行裂隙,為了減小試樣幾何邊界的影響,裂隙應(yīng)當(dāng)位于試樣中間,如圖1所示。

圖1 試樣幾何尺寸示意圖(單位:mm)

本文試樣采用大型巖石切割機(jī)切割并采用巖石打磨機(jī)打磨,Z型相交裂隙采用高壓水射切割機(jī)切割,原巖試樣加工流程如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場取樣及試樣加工流程圖

1.3 試驗(yàn)工況

為研究不同傾角的預(yù)制平行裂隙對巖石試樣力學(xué)性質(zhì)和破壞模式的影響,設(shè)計(jì)了不同參數(shù)的Z型相交裂隙試樣:裂隙長度a為15mm,b為15mm。具體試驗(yàn)方案見表2。

表2 試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)

1.4 試驗(yàn)設(shè)備及加載方案

室內(nèi)直剪試驗(yàn)在WDAJ-600型微機(jī)控制電液伺服巖石剪切流變試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,采用室內(nèi)恒定法向荷載(CNL)單向靜力直剪加載方式,加載速率為0.5mm·min-1,采用活塞式油缸單向或雙向加載,測力和位移傳感元件分別為負(fù)荷式和磁致式傳感器。

此外,為了減小剪切盒和試樣之間摩擦力對試驗(yàn)結(jié)果的影響,試驗(yàn)前需在接觸面涂抹適量潤滑劑,用來減小摩擦約束和應(yīng)力集中。試驗(yàn)數(shù)據(jù)由多通道智能數(shù)據(jù)采集儀和電腦采集; 試樣裂隙的產(chǎn)生、發(fā)展和貫通由高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝監(jiān)測,并由電腦記錄。試驗(yàn)所用設(shè)備及加載示意圖見圖3。

圖3 試驗(yàn)設(shè)備及加載示意圖

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 剪切強(qiáng)度和變形特征

剪應(yīng)力-剪位移曲線能較好地反映試件剪切破壞特征。不同裂隙傾角試件剪應(yīng)力-剪位移曲線如圖4所示,可明顯看出試件在恒定法向軸壓剪切破壞的過程中有不同的發(fā)展階段。因不同法向正應(yīng)力和裂隙傾角下曲線變化規(guī)律相似,本文僅選取法向軸壓為6MPa,裂隙傾角為0°的剪應(yīng)力-剪位移曲線為例,將曲線分為4個(gè)變形和破壞階段:預(yù)制裂隙和孔隙壓實(shí)階段,準(zhǔn)線性變形階段,峰前不穩(wěn)定斷裂發(fā)展階段,峰后殘余強(qiáng)度階段,如圖5所示。

圖5 剪應(yīng)力-剪位移曲線不同階段破壞劃分

(1)第1階段,預(yù)制裂隙和孔隙壓實(shí)階段(OA段):法向應(yīng)力恒定,加載初期剪應(yīng)力逐漸緩慢增加,試件受到剪切作用。初始階段曲線向上攀升,但明顯呈下凹的形態(tài)。在這一階段,試樣的預(yù)制裂隙和內(nèi)部孔隙被壓實(shí),導(dǎo)致初始微裂紋的閉合。隨著剪切位移的增加,剪應(yīng)力-剪位移曲線逐漸進(jìn)入準(zhǔn)線彈性變形階段。

(2)第2階段,準(zhǔn)線性變形階段(AB段):加載過程中曲線保持一定的斜率,剪應(yīng)力隨著剪切位移近似線性增大。巖石試件發(fā)生剪切彈性變形的同時(shí),預(yù)制結(jié)構(gòu)面也產(chǎn)生小的剪切變形。隨著剪切位移的增大,可觀察到預(yù)制裂隙尖端或者試件兩側(cè)端面存在初始裂紋的發(fā)展。剪切位移繼續(xù)增大,裂紋擴(kuò)展并迅速穩(wěn)定。由于二次裂紋的產(chǎn)生,曲線可能在局部出現(xiàn)較小的應(yīng)力降,這是因?yàn)楣?jié)理尖端的能量釋放,在宏觀上,剪應(yīng)力并沒有喪失,而是繼續(xù)呈波動起伏狀態(tài)線性增大。

(3)第3階段,峰前不穩(wěn)定斷裂發(fā)展階段(BC段):加載后期剪應(yīng)力增長趨勢減緩,因此曲線略有向上凸起的形態(tài)。這一階段應(yīng)變能逐漸積累到極限,巖石試件開始發(fā)生不穩(wěn)定斷裂破壞,試件連續(xù)脆性斷裂,部分試件裂縫周圍的表層巖石崩落,同時(shí)可觀察到曲線較小的應(yīng)力降。剪應(yīng)力達(dá)到峰值時(shí),裂縫的擴(kuò)展和貫穿路徑為能量消耗最小的路徑,試件破裂貫通。

這一階段可以進(jìn)一步分為3種類型:①在峰值應(yīng)力之前,曲線從近線性增長逐漸過渡到略微向上凸起,且無明顯的應(yīng)力降,如圖4c中的α=0°曲線,反映了裂隙的連續(xù)擴(kuò)展過程; ②在峰值應(yīng)力之前,曲線基本保持第二階段的近線性增長,向上凸起部分在很短的剪切位移內(nèi),且無明顯的應(yīng)力降,如圖4b中的α=30°曲線,反映了裂隙突然發(fā)展貫通的過程; ③在峰值應(yīng)力之前,曲線存在明顯的應(yīng)力降,如圖4a中的α=0°曲線,反映了裂隙擴(kuò)展的方向或位置發(fā)生了變化,或裂隙擴(kuò)展路徑中的破壞模式發(fā)生了變化。

(4)第4階段,峰后殘余強(qiáng)度階段(CD段):在此加載階段,剪切位移增長較小,剪切應(yīng)力急劇下降,曲線陡降。當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí),試件的能量突然釋放,裂隙突然發(fā)展貫通,即剪切應(yīng)力突然下降。由于剪切位移控制的單向加載試驗(yàn)設(shè)備控制精度不夠,導(dǎo)致曲線產(chǎn)生滯后回線的假象。當(dāng)傾斜裂隙夾角或法向應(yīng)力較大時(shí),試件不能沿宏觀結(jié)構(gòu)面剪切滑動,即發(fā)生啃咬破壞,應(yīng)力下降。

2.2 剪切力學(xué)行為影響因素分析

本文考慮了裂隙傾角、法向應(yīng)力兩個(gè)因素對試件剪切強(qiáng)度的影響。依據(jù)直接剪切試驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù),圖6為不同裂隙傾角條件下峰值強(qiáng)度與法向應(yīng)力的關(guān)系,圖7為不同法向應(yīng)力條件下峰值強(qiáng)度與裂隙傾角的關(guān)系。

圖6 不同裂隙傾角峰值強(qiáng)度與法向應(yīng)力的關(guān)系

圖7 不同法向應(yīng)力峰值強(qiáng)度與裂隙傾角的關(guān)系

由圖6分析可知,相同裂隙傾角條件下,試件的剪切峰值強(qiáng)度隨著法向正應(yīng)力的增加呈近似線性增長趨勢,曲線增長速率隨著裂隙傾角的增大而減小。特別地,裂隙傾角α=0°～60°相鄰工況剪切峰值強(qiáng)度差值越來越小,法向正應(yīng)力為4MPa時(shí)裂隙傾角α=45°和60°兩者剪切峰值強(qiáng)度相近。

由圖7分析可知,相同法向正應(yīng)力條件下,試件的剪切峰值強(qiáng)度隨著裂隙傾角的增加而減小,且不同法向正應(yīng)力的變化趨勢基本一致(降低趨勢均為先陡降后緩降)。在裂隙傾角α=0°～30°之間,試件峰值強(qiáng)度減小相對較快; 在裂隙傾角α=30°～60°之間,減小速率趨于平緩。一般地,裂隙傾角較大條件下試件剪切變形產(chǎn)生張拉裂隙較多,剪切峰值強(qiáng)度較小,而裂隙傾角較小條件下試件主要為剪切破壞,剪切峰值強(qiáng)度較大。

2.3 宏觀損傷裂紋演化過程與破壞模式

2.3.1 宏觀損傷裂紋演化過程

通過對試件裂隙擴(kuò)展過程的拍照記錄,可以初步觀察擴(kuò)展裂紋的斷裂特征,破壞模式和截面形態(tài)。所有試件如圖8所示。剪切斷裂面上有白色的剪切和擠壓劃痕、破碎的剪切碎片和剪切斷裂區(qū),而拉伸斷裂面多為灰色,無白色巖粉,如圖9所示?；诖?分析了不同裂隙傾角試件在不同正應(yīng)力作用下的宏觀損傷裂紋演化過程和剪切破壞模式。特別地,由于試件本身質(zhì)量的不同與預(yù)制裂隙加工的誤差,部分試件的破壞形態(tài)比較復(fù)雜,但總的來說,能總結(jié)出相對明顯的規(guī)律。

圖8 不同工況最終損壞形態(tài)

圖9 斷裂面特征

由圖10分析可知,含Z型相交裂隙巖體的宏觀損傷裂紋演化過程分為3個(gè)階段(階段P1～P3)。宏觀損傷裂紋演化階段P1:初始壓密彈性階段少量的初始微裂紋在預(yù)制裂隙尖端或試件兩側(cè)端面產(chǎn)生,試件所吸收的能量大部分被轉(zhuǎn)換為彈性能儲存起來,小部分用于巖石微裂隙及結(jié)構(gòu)面壓密。宏觀損傷裂紋演化階段P2:裂紋擴(kuò)展增長階段宏觀裂紋繼續(xù)在初始微裂紋的基礎(chǔ)上發(fā)展,可觀察到明顯的裂紋開裂發(fā)展路徑,部分試件裂紋發(fā)展過程伴隨著表面巖體的脆性剝落。夾角45°～60°的情況下,部分試件初始裂紋在預(yù)制裂隙中段出現(xiàn),試件加載到一定程度,初始裂紋停止發(fā)展,預(yù)制裂隙尖端萌生最終破壞貫穿的裂紋。擴(kuò)展裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子會隨著擴(kuò)展長度的增加而降低,導(dǎo)致在預(yù)制裂紋新的地方產(chǎn)生新的分支裂紋。宏觀損傷裂紋演化階段P3:貫通斷裂破壞階段試件在壓剪的作用下應(yīng)力達(dá)到峰值,迅速脆性斷裂,裂紋最終發(fā)展貫通試件側(cè)面,喪失剪切承載能力,試件徹底破壞。

圖10 預(yù)制裂隙宏觀損傷裂紋演化過程

2.3.2 典型破壞模式

由于試驗(yàn)中的預(yù)制Z型裂隙貫穿試件,試件前后兩面的裂隙形態(tài)及破壞模式基本相同,因此,只對試件單面的破壞模式進(jìn)行分析。總的來說,可以總結(jié)為3種典型的破壞模式:拉伸破壞、剪切破壞和拉剪混合破壞。其典型試件的不同演化階段,剪切斷面以及宏觀裂紋損傷演化過程簡圖如圖10所示(S為剪切破壞,T為拉伸破壞)。拉伸裂紋沒有明顯顆粒摩擦的痕跡,斷面平整且呈黑灰色; 剪切裂紋有明顯的顆粒摩擦痕跡,斷面粗糙且呈灰白色,并存在表面巖石碎屑剝落的現(xiàn)象。

(1)拉伸破壞模式:從預(yù)制傾斜裂隙上部尖端向上發(fā)展(從下部尖端向下發(fā)展)的裂紋被稱為翼裂紋; 從傾斜裂隙上部尖端向下發(fā)展(從下部尖端向上發(fā)展)的裂紋被稱為反翼裂紋。拉伸破壞一般以翼型裂紋的形式在預(yù)制傾斜裂隙兩端出現(xiàn),裂紋細(xì)長,并逐漸向試件邊界擴(kuò)展貫通,走勢平滑(圖10(1)),該模式常出現(xiàn)在法向軸壓σ=2MPa時(shí)。

(2)剪切破壞模式:從傾斜裂隙尖端沿著傾斜角度發(fā)展的裂紋被稱為共面剪切裂紋; 從傾斜裂隙尖端與傾斜角度呈一定角度發(fā)展的裂紋被稱為斜向剪切裂紋。剪切破壞一般在預(yù)制裂紋尖端出現(xiàn),也有從試件邊緣兩端向預(yù)制裂隙發(fā)展的情況,這些裂隙互相搭接形成貫通的剪切破壞面,裂紋粗糙,伴有巖石顆粒剝落的現(xiàn)象,走勢凹凸不平(圖10(2)),該模式常出現(xiàn)在法向軸壓σ=6MPa且裂隙傾角α=0°和15°時(shí)。

(3)拉剪混合破壞模式:剪切裂紋和拉伸裂紋的擴(kuò)展貫通,根據(jù)這兩種裂紋的宏觀演化過程以及分布區(qū)域的不同,拉剪混合破壞可以分為以下兩種:①拉伸-剪切貫通模式:裂紋的擴(kuò)展方向是先在預(yù)制裂隙尖端或試件邊緣產(chǎn)生拉伸翼裂紋,向試件中部擴(kuò)展到一定程度后以剪切裂紋的模式繼續(xù)擴(kuò)展貫通。特別地,剪切裂紋的擴(kuò)展方向慢慢向水平靠攏(圖10(3a))。該模式常出現(xiàn)在法向軸壓σ=4MPa,6MPa且裂隙傾角α=30°～60°時(shí)。②剪切-拉伸-剪切貫通模式:剪切裂紋先在試件邊緣沿近水平方向擴(kuò)展一定距離,再轉(zhuǎn)變?yōu)槔炝鸭y延伸,最后以剪切破壞模式貫通試件; 剪切裂紋先在預(yù)制裂隙尖端沿近水平方向擴(kuò)展一定距離,再在試件邊緣向預(yù)制裂隙延伸,最后裂隙搭接以拉伸破壞模式貫通試件。裂隙呈現(xiàn)三段式特征(圖10(3b))。該模式常出現(xiàn)在σ=4MPa時(shí)。不同裂隙傾角和法向應(yīng)力條件下,試件的擴(kuò)展裂紋類型列于表3,總結(jié)如下:

表3 試件的裂紋類型

(1)α=0°和15°時(shí),剪切破壞模式和以剪切破壞為主的拉剪混合破壞模式占裂紋擴(kuò)展類型的主要部分;α=30°～60°時(shí),拉伸破壞模式和以拉伸破壞為主的拉剪混合破壞模式占裂紋擴(kuò)展類型的主要部分。即隨著預(yù)制裂隙傾角的增加,裂紋擴(kuò)展從剪切主導(dǎo)的張剪混合擴(kuò)展逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺埨鲗?dǎo)的張剪混合擴(kuò)展。

(2)σ=2MPa時(shí),拉伸破壞模式占裂紋擴(kuò)展類型的主要部分;σ=4MPa時(shí),裂紋擴(kuò)展類型以剪切-拉伸-剪切破壞模式為主,拉伸-剪切破壞模式為輔;σ=6MPa時(shí),裂紋擴(kuò)展類型以剪切主導(dǎo)的拉剪混合破壞模式為主,剪切破壞模式為輔。即隨著法向應(yīng)力的增加,裂紋擴(kuò)展從張拉主導(dǎo)的張剪混合擴(kuò)展逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟兄鲗?dǎo)的張剪混合擴(kuò)展。

3 結(jié) 論

針對含Z型相交裂隙灰?guī)r試件,考慮裂隙傾角和法向應(yīng)力的影響,采用直接剪切試驗(yàn)對其剪切力學(xué)行為進(jìn)行研究,主要得到以下結(jié)論:

(1)含Z型相交裂隙試件恒定法向軸壓剪切破壞的剪應(yīng)力-剪位移曲線可分為4個(gè)變形破壞階段:預(yù)制裂隙和孔隙壓實(shí)階段,準(zhǔn)線性變形階段,峰前不穩(wěn)定斷裂發(fā)展階段,峰后殘余強(qiáng)度階段。第3階段可以根據(jù)上凸段位移和是否有應(yīng)力降進(jìn)一步分為3種類型。

(2)在裂隙傾角角度相同的條件下,試件的峰值剪應(yīng)力隨法向應(yīng)力的增加呈近似線性增長趨勢。在法向應(yīng)力大小相同的條件下,試件的峰值剪應(yīng)力隨裂隙傾角的增大而減小(降低趨勢為先陡降后緩降)。

(3)含Z型相交裂隙試件宏觀損傷裂紋演化過程可分為初始壓密彈性階段、裂紋擴(kuò)展增長階段及貫通斷裂破壞階段。根據(jù)試件最后單面剪切裂隙破壞的分析,破壞模式可以分為拉伸破壞、剪切破壞和拉剪混合破壞3種。其中拉剪混合破壞模式又可以分為拉伸-剪切貫通和剪切-拉伸-剪切貫通兩種。隨著預(yù)制裂隙傾角的增加,裂紋擴(kuò)展從剪切主導(dǎo)的張剪混合擴(kuò)展逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺埨鲗?dǎo)的張剪混合擴(kuò)展。隨著法向應(yīng)力的增加,裂紋擴(kuò)展從張拉主導(dǎo)的張剪混合擴(kuò)展逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟兄鲗?dǎo)的張剪混合擴(kuò)展。