论文分享：冲击荷载下天然节理对凝灰岩的断裂分形特征与能量演化的影响
【最新论文】Zuo T, Li X, Wang J, Hu Q, Tao Z, Hu T. Insights into natural tuff as a building material: Effects of natural joints on fracture fractal characteristics and energy evolution of rocks under impact load. Engineering Failure Analysis, 2024: 108584.研究内容：动力扰动对天然节理岩石性质劣化具有很大的影响。为探究不同天然节理角度对凝灰岩的断裂分形特征及能量演化规律，对节理角度为0°～90°凝灰岩在恒等应变率下进行动态冲击力学试验。从岩石冲击破碎分形维数、裂纹分形维数、能量演化和数值模拟角度深入分析节理角度对岩石的力学性质影响。结果表明：凝灰岩试件在冲击荷载下破坏模式随节理角度变化为拉伸破坏-拉剪混合破坏-拉伸破坏；随着裂纹扩展进行，其破碎分形维数在1.751到2.263之间，与之对应裂纹分形维数在0.999到1.478范围内；节理凝灰岩的动抗压强度和破碎耗能随节理角度增大先减小后增大，呈“V”型分布。有限离散元数值计算方法再现裂纹扩展演化全过程，进一步证实了节理角度对岩石破坏特性有明显影响，对岩石工程设计具有重大的意义。关键词：天然节理; SHPB; 动态压缩; 分形特征; 能量演化; MultiFracS
图1 不同节理角度岩石试件
图2 45°节理凝灰岩试件断裂演化过程
图3 45°节理凝灰岩试件断裂演化过程
图4 节理试件冲击裂纹二值化图
(a)-(e)不同节理角度试件凝灰岩试件lnN(r)-lnr曲线(f)裂纹分形维数-时间曲线图
图5 不同角度凝灰岩试件裂纹扩展分形模型
图6 不同角度凝灰岩数值计算模型
图7 不同节理角度凝灰岩试件裂纹演化图（黄色-拉裂纹，红色-剪切裂纹）
