含裂隙類巖石注漿加固后破壞試驗研究

王志，李龍，王朝雅

?

含裂隙類巖石注漿加固后破壞試驗研究

王志，李龍，王朝雅

(鄭州大學 力學與工程科學學院，河南 鄭州，450001)

采用白水泥預埋抽條法制作類巖石試樣，利用鄰苯二甲酸二丁酯增韌的環氧樹脂漿液進行注漿，分析加固前后裂尖位置的應變場，揭示加固后多裂隙試樣的破壞機理。研究結果表明：加固前后的裂紋萌生位置相同，未注漿試樣的起裂角與原裂紋面垂直，注漿后的試樣裂縫由起裂位置豎直向上下貫通整個試樣，類似于完整試樣的單軸壓縮破壞，注漿加固能夠將裂尖的應力集中有效抑制，同時增強試樣的完整性。未注漿的單裂隙試樣裂尖最大主應變在達到臨界時出現首條裂縫，隨后會發生應力重分布，注漿加固后，主應變增長均勻，破壞是由于裂隙充填物與類巖石材料之間的變形不平衡引起的。未注漿的雙裂隙試樣，裂紋萌生后，韌帶區附近最大主應變增加至臨界值出現貫通裂縫，斷裂類型為I型斷裂，注漿加固后雙裂隙試樣，裂尖附近拉應變幾乎同時達到最大值，注漿加固可避免由于不連續節理或裂縫形成應力重分布，使試樣形成較為完整的整體，影響注漿效果的主要因素是注漿材料的強度以及其與基體材料的黏結情況。

注漿加固；裂隙；破壞機理；應變分析；類巖石

在礦山開采過程中，垮塌、漏水等災害頻發，對巖土體進行注漿加固成為事故處理與預防的主要手 段[1?2]。注漿加固可以改善被加固巖體的物理力學性質，從而提高整體強度與穩定性，由于巖體工程的隱蔽性以及巖體內部裂隙、孔洞等缺陷分布的隨機性，開展注漿加固后巖體的破壞機理研究，是一個具有挑戰性的研究課題。注漿加固后巖體的破壞機理，是巖土工程研究的一個重要內容，目前關于注漿加固后巖體的強度與變形問題研究，主要集中在注漿加固效果研究與評價等方面，如周維垣等[3]曾在二灘水電站現場以聲波檢測、原位實驗為手段對壩基弱風化巖體的注漿加固效果進行了分析評價，認為注漿后巖體的黏聚力并無顯著提高，但摩擦因數則有顯著增長。葛家良等[4]通過巖體注漿模擬實驗，分析了注漿加固體強度特征和影響規律。張農等[5]研究了破裂巖石注漿后的殘余強度和變形性能，巖塊經注漿固結后，其殘余強度有較大提高，軸向變形和側向變形趨向協調，固結體可以在較大的變形范圍內保持較穩定的承載能力。劉長武等[6]通過巖體注漿前后電鏡掃描觀察、孔隙分布、X 線衍射圖譜成分及宏觀力學參數的分析比較，認為水泥注漿改變了巖石的微結構、微孔隙，從而提高了結構面的黏結力和內摩擦角。王漢鵬等[7]采用水泥漿和瑪麗散 N 加固破裂試件，發現加固后巖石的變形趨于協調，同一漿液加固不同的巖石，被加固體本身的強度越高注漿加固體的強度越高，同樣的巖石注入不同漿液，漿液的黏結強度越高注漿后的強度就越高。許宏發等[8]對已有巖體注漿前后強度實驗值進行量綱一分析，建立了量綱一的參量即強度增長率和原巖體與漿液結石強度比，進而提出了破碎巖體注漿加固體強度增長率的經驗公式。金愛兵等[9]應用室內模擬方法，對完整巖塊以及采取注漿膠結、錨桿?注漿膠結聯合加固 2 種方法加固后的破裂巖石力學性能進行實驗研究，獲得破裂巖石加固后的強度恢復信息，注漿膠結加固后的破裂巖石試樣抗壓強度可以恢復到完整巖石試樣的 40%~50%，無殘余強度。以上這些研究，通過實驗或模擬，從定量的角度對注漿加固的效果進行了預測與評價，但注漿加固體整體破壞發生的機理尚不清楚。楊加米等[10]以損傷力學為基礎, 提出了注漿加固體的本構模型, 討論了注漿加固體本構模型中加固因子與裂隙、注漿材料等的關系。宗義江等[11?12]研究了不同軸壓下注漿系統的特性以及注漿后巖體的力學特性。韓立軍等[13?14]還進行破裂巖樣結構面注漿加固的剪切實驗，分析了注漿對結構面強度和剛度等力學特性參數的影響，建立了單一界面注漿加固體的抗剪強度計算公式，注漿加固后，結構面的抗剪強度沿各個方向均得到提升，但結構面的抗剪強度仍然存在明顯的各向異性，而內摩擦角變化不大。劉泉聲等[15]采用直剪試驗研究了注漿前后泥巖裂隙面的閉合和剪切力學性質，注漿加固后泥巖裂隙面法向變形量較之注漿前顯著減小，剪切變形曲線出現了明顯的峰值剪切強度和殘余剪切強度。對于天然巖體來說，制作裂縫以及加工都存在一定的困難，不少研究者致力于通過類巖石材料模擬真實巖石，取得了可喜的成績，張強勇等[16?17]根據相似原理，研制出一種新型鐵晶砂膠結巖土相似材料，該材料具有重度高、力學參數變化范圍廣、性能穩定、價格低廉、干燥快速、制作工藝簡單、無毒無害等顯著優點，是一種比較理想的地質力學模型相似材料。本文作者采用白水泥制作類巖石材料，通過抽條法預制規則裂隙，在單軸壓縮荷載下，通過裂尖應變場分析，研究環氧樹脂加固前后含裂隙巖石破壞機理。

1 材料基本力學性能

選用普通的白色硅酸鹽水泥，與水混合質量比為2:1，充分攪拌制作類巖石試樣，室溫養護條件下，齡期28 d后，分別進行劈裂實驗、單軸壓縮實驗、三點彎實驗測定材料的抗拉強度1、彈性模量、泊松比、抗壓強度c、I型斷裂韌度IC等基本力學性能。注漿加固材料選用上海佳固建筑材料有限公司的JG?600型環氧樹脂(A組分)和固化劑(B組分)，增韌劑為鄰苯二甲酸二丁酯(C組分)，A，B與C按質量比6:3:1進行溶液配制，充分攪拌后倒入聚四氟乙烯模具，常溫下固化，靜置固化72 h后進行實驗。在室溫約 25 ℃、大氣環境條件下，基于應變測試法，測定其彈性模量和泊松比以及抗拉強度等。為了對裂隙面不同膠結情況的裂紋擴展進行對比分析，本文采用白水泥和環氧樹脂對單裂隙紅砂巖試樣進行注漿加固，并觀測其在單軸壓縮荷載下的破壞情況，具體3種材料的基本力學性能測試結果見表1。

表1 材料基本力學性能測試結果

2 含裂隙試樣注漿前后單軸壓縮 試驗

2.1 試驗方案

采用與基本力學性能測試相同的水灰比制作試樣，采用有機玻璃制作試樣模具，試樣尺寸為長()×寬()×高()為50 mm×50 mm×100 mm，利用預埋抽條法預制規則裂紋，常溫下養護28 d后脫模備用。脫模后檢查試件表面的平整度和裂紋的貫穿性，對出現不平整或不光滑的試件進行打磨或剔除以保證滿足試驗要求。本次試驗選用單裂隙試樣和雙裂隙試樣進行試驗，具體試樣尺寸示意圖如圖1所示，其中裂隙傾角=45°，裂紋長2=20 mm，韌帶間距為=10 mm。試樣制作完成后，采用注射器注入環氧樹脂漿液，靜置72 h完全固化后進行壓縮破壞實驗。單軸壓縮實驗采用位移控制，加載速度為1 mm/min，實驗過程中記錄裂紋擴展情況。

圖1 含裂隙試樣尺寸示意圖

為了研究注漿加固前后裂尖的應變場變化規律，在注漿加固前后的單裂隙試樣的2個裂尖(裂尖1和裂尖2)分別黏貼如圖2(a)所示的應變花，雙裂隙試樣的4個裂尖裂尖(裂尖3、裂尖4、裂尖5、裂尖6)分別黏貼應變花如圖2(b)所示應變花。

圖2 應變片布置

2.2 破壞軌跡

圖3所示為單裂隙試樣注漿前后破壞軌跡。從圖3可見：對于未注漿的單裂隙試樣，當荷載達到峰值荷載的70%~80%時，第1條裂縫從裂紋尖端萌生，起裂角與原裂紋面垂直，并快速擴展(圖3(a)裂縫1)；隨著荷載繼續增加，第2條裂縫從裂縫中央處開始擴展，直到試樣完全破壞(圖3(a)裂縫2)；對于注漿后的試樣，其裂縫起始位置與未注漿情況一致(圖3(b)裂縫1)，但起裂角與試樣長邊平行，然后在荷載的繼續作用下，該裂縫繼續向下擴展，形成第2條裂縫(圖3(b)裂縫2)，直至形成一條大致豎直上下的裂縫。可見：注漿加固后的破壞類似于完整試樣的單軸壓縮破壞，加固后的裂縫已經將試樣上下部分連為一個整體，可以近似作為一個完整試樣來考慮。

圖3 單裂隙試樣破壞軌跡

圖4所示為雙裂隙試樣注漿前后破壞軌跡。對于未注漿的雙裂隙試樣，裂縫起始點從圖4(a)中的裂尖1開始起裂，起裂角近似與原裂紋面垂直，隨著荷載的繼續增加，裂縫1開始擴展，并在此基礎上在2條裂縫之間的韌帶區連通第2條裂縫(圖4(a)裂縫2)；隨著荷載繼續增加，裂縫從其他多個部位萌生并擴展，直至裂縫貫通上下2個平面。對于注漿后的雙裂隙試樣，破壞起始位置與未注漿一致(圖4(b)裂縫1)，裂縫出現后穿過注漿體向上下2個方向分別擴展，形成新裂紋(圖4(b)裂縫2)；隨著荷載繼續增加，同一條裂紋的另一處裂尖出現裂紋(圖4(b)裂縫3)，并沿豎直方向快速擴展，直到試樣破壞。不論是單裂隙還是雙裂隙試樣，破壞的起始位置均相同，都是始于原裂尖附近，且注漿后的破壞峰值荷載均遠比注漿前的大，可見注漿加固能夠將裂尖的應力集中有效抑制，同時增強試樣的完整性，具有較好的加固效果。

圖4 雙裂隙試樣破壞軌跡圖

2.3 應變測試結果

對于如圖5所示的直角應變花，可以建立如圖5所示的坐標系，其最大主應變與最小主應變計算公式[18]為

1—未注漿裂尖1；2—注漿后裂尖1；3—未注漿裂尖2；4—注漿后裂尖2。

圖6所示為單裂隙試樣裂尖應變變化趨勢，對于未注漿的單裂隙試樣，在加載過程中，其裂尖最大主應變在荷載達到某一值時突然增大，超過其臨界應變，出現第1條裂縫。對比圖3(a)可知：最先出現的裂縫恰好位于裂尖1處，隨著裂縫的出現，應力出現重新分布，最大主應變迅速下降，并伴隨小范圍波動，而最小主應變較小(見圖6(b))，說明對于含裂隙試樣，裂尖應力集中，在壓縮荷載作用下，裂尖拉應力增長快于壓應力增長，最終發生拉伸斷裂破壞。注漿加固后，單裂隙試樣的2個裂尖均出現較為均勻的主應變增長，曲線較為平緩，說明應力集中現象得到有效抑制。比較最大主應變和最小主應變可知：在注漿加固后，壓應變約為拉應變的2倍左右，注漿加固后的破壞是由于裂隙充填物與類巖石材料之間的變形不平衡引起的拉伸應變以及壓縮應變共同作用的破壞模式。

圖7所示為雙裂隙試樣裂尖應變變化趨勢。從圖7可見：對于未注漿的雙裂隙試樣，開始加載時，4個裂尖附近的應變發展較為一致；當荷載增加到某一特定值時，裂尖3的最大主應變出現較大增長(裂尖位置見圖3)，說明在4個裂尖的位置中，裂尖3附近的最為薄弱，裂縫從此處開始萌生，這與裂縫擴展軌跡規律一致(見圖4(a)裂縫1)；隨著荷載繼續增加，裂尖4和裂尖5的最大主應變開始增加，應變重新分布，韌帶間出現貫通裂縫(見圖4(a)裂縫2)。對比最小主應變規律可知：最先出現裂縫的裂尖3其最大主應變遠大于最小主應變，說明裂縫起裂原因是由于拉伸應力，斷裂類型應為I型斷裂，第1條裂縫出現后；隨著應力重分布，韌帶間的最小主應變也增加變為正值，說明韌帶間的裂縫貫通也是由于拉伸應力的作用。

1—裂尖3；2—裂尖4；3—裂尖5；4—裂尖6。

圖8所示為注漿加固后雙裂隙試樣裂尖附近應變變化趨勢，注漿加固后的4個裂尖的最大主應變增長基本趨勢一致，期間有小幅度波動，當荷載增加到峰值荷載的80%左右，裂尖3處的拉應變突然增加，裂縫由此處萌生(見圖4(b))，并繼續向下豎直擴展形成上下貫通裂縫，而其他部位應變增加均勻，說明局部開裂并未影響其他部位的受力，最終荷載達到峰值時，各個部位拉應變幾乎同時達到最大值，試樣破壞。對于最小主應變，整個試樣各部均受壓，且由于裂縫已經被封堵，應力集中與重分布被有效抑制，壓應變可以均勻增長，直到荷載達到峰值荷載發生破壞，破壞時最小主應變絕對值是最大主應變的2倍左右。注漿加固最顯著的作用是抑制裂尖的應力集中，避免由于不連續節理或裂縫形成應力重分布，使試樣形成較為完整的整體。從而起到增加強度以及延性的目的。

1—裂尖3；2—裂尖4；3—裂尖5；4—裂尖6。

3 裂隙內不同膠結狀況比較

本文同時采用單裂隙紅砂巖試樣進行注漿加固破壞試驗，注漿材料分別選用普通的白色硅酸鹽水泥漿液和環氧樹脂，試驗破壞軌跡如圖9所示，對于水泥注漿試樣，當荷載達到峰值荷載的80%時，水泥與紅砂巖的接觸面發生滑移，進而出現裂縫，最終原裂縫面達到其應力極值，發生開裂，在裂縫形成后，在荷載作用下，裂縫不斷擴展發育，最終發生與未注漿試樣相同的破壞形式(見圖9(a))，但加固后的峰值荷載遠比未注漿試樣的大，起到了一定的加固效果。對于樹脂注漿后的試樣，整個加載過程與完整巖石試樣基本一致，在加載過程中沒有明顯的起裂；當荷載達到峰值荷載時，試樣突然從中間或靠近端部某個位置起裂，注漿體部分沒有發生破壞，最終形成主裂縫(見圖9(b)，樹脂注漿后的試樣其峰值荷載遠比未注漿以及水泥注漿試樣的大，并基本與完整試樣的一致。可見影響注漿后強度以及裂紋擴展情況的主要因素是注漿材料的強度以及其與基體材料的黏結情況，樹脂注漿后與基體的協調性較好，具有較好的加固效果。

圖9 紅砂巖試樣破壞軌跡

4 結論

1) 注漿加固前后的裂紋萌生位置相同，未注漿試樣的起裂角與原裂紋面垂直，注漿后的試樣由起裂位置豎直向上下貫通整個試樣，類似于完整試樣的單軸壓縮破壞。注漿后的破壞峰值荷載遠比注漿前的大，注漿加固能夠將裂尖的應力集中有效抑制，同時增強試樣的完整性，具有較好的加固效果。

2) 未注漿的單裂隙試樣，裂尖最大主應變在達到臨界時出現首條裂縫，隨后應力重分布，最大主應變迅速下降。注漿加固后，主應變增長均勻，應力集中得到有效抑制，壓應變約為拉應變的2倍。注漿加固后的破壞模式是由于裂隙充填物與類巖石材料之間的變形不平衡引起的拉伸應變以及壓縮應變共同作用的破壞模式。

3) 未注漿的雙裂隙試樣，裂紋首先出現在4個裂尖中的薄弱環節，隨后韌帶區裂尖附近最大主應變增加至臨界值出現韌帶間貫通裂縫，最大主應變遠大于最小主應變，斷裂類型應為I型斷裂。注漿加固后雙裂隙試樣4個裂尖的主應變增長趨勢一致，當荷載達到峰值時，各個部位拉應變幾乎同時達到最大值，試樣被破壞。注漿加固可避免由于不連續節理或裂縫形成應力重分布，使試樣形成較為完整的整體。

4) 對于單裂隙紅砂巖試樣，影響注漿后強度以及裂紋擴展情況的主要因素是注漿材料的強度以及其與基體材料的黏結情況。水泥材料黏結性較弱，注漿后最先的破壞發生于水泥與砂巖膠結面，最終破壞與未注漿試樣相同，但峰值荷載遠比未注漿試樣的大。樹脂注漿試樣加固后整體性較好，其破壞過程與完整巖石試樣的破壞過程基本一致。

[1] ERIKSSON M, STILLE H. A method for measuring and evaluating the penetrability of grouts[C]//Proceedings of the Third International Conference, New Orleans, USA. 2003: I326?I337.

[2] 秦前波, 方引晴, 駱行文, 等. 深層高壓注漿加固古滑坡滑動帶試驗及效果分析[J]. 巖土力學, 2012, 33(4): 1185?1190.QIN Qianbo, FANG Yinqing, LUO Xingwen, et al. Test and analysis of effect of applying deep high pressure grouting method to stabilizing sliding zone of ancient debris landslide[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(4):1185?1190.

[3] 周維垣, 楊若瓊. 二灘拱壩壩基弱風化巖體灌漿加固效果研究[J]. 巖石力學與工程學報, 1993, 12(2): 138?150. ZHOU Weiyuan, YANG Ruoqiong, YAN Gongrui. Study on the efficacy of grouting reinforcement of slightly weathered rock masses at the ertan arch dam abutments[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 1993, 12(2): 138?150.

[4] 葛家良, 陸士良. 注漿模擬實驗及其應用的研究[J]. 巖土工程學報, 1997, 19(3): 31?36.GE Jialiang, LU Shiliang. Study on Grouting Simulation Experiment and Its Application[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1997, 19(3): 31?36.

[5] 張農, 侯朝炯, 陳慶敏, 等. 巖石破壞后的注漿固結體的力學性能[J]. 巖土力學, 1998, 19(3): 50?52.ZHANG Nong, HOU Chaojiong, CHEN Qingmin, et al. Mechanical properties of broken rock after grouting reinforcement[J]. Rock and Soil Mechanics, 1998, 19(3): 50?52.

[6] 劉長武, 陸士良. 水泥注漿加固對工程巖體的作用與影響[J]. 中國礦業大學學報, 2000, 29(5): 454?458. LIU Changwu, LU Shiliang. Reinforcement effect of cement grouting on engineering rock mass[J]. Journal of China University of Mining& Technology, 2000, 29(5): 454?458.

[7] 王漢鵬, 高延法, 李術才. 巖石峰后注漿加固前后力學特性單軸實驗研究[J]. 地下空間與工程學報, 2007, 3(1): 27?31. WANG Hanpeng, GAO Yanfa, LI Shucai. Uniaxial Experiment study on mechanical properties of reinforced broken rocks pre-and-post grouting[J]. Chinese Journal Of Underground Space And Engineering, 2007, 3(1): 27?31.

[8] 許宏發, 耿漢生, 李朝甫, 等. 破碎巖體注漿加固體強度估計[J]. 巖土工程學報, 2013, 35(11): 2018?2022.XU Hongfa, GENG Hansheng, LI Chaofu, et al. Estimating strength of grouting reinforced bodies in broken rock mass[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(11): 2018?2022.

[9] 金愛兵, 王志凱, 明世祥. 破裂巖石加固后力學性質實驗研究[J]. 巖石力學與工程學報, 2012, 31(增刊): 3395?3398.JIN Aibing, WANG Zhikai, MING Shixiang. Experimental investigation on mechanical property of reinforced fractured rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012, 31(Supp): 3395?3398.

[10] 楊米加, 張農. 破裂巖體注漿加固后本構模型的研究[J]. 金屬礦山, 1998, 5: 11?14. YANG Mijia, ZHANG Nong. Study on the intrinsic model of broken rockmass after grouting reinforcement[J]. Metal Mine, 1998, 5: 11?14.

[11] 宗義江, 韓立軍, 韓貴雷. 破裂巖體承壓注漿加固力學特性試驗研究[J]. 采礦與安全工程學報, 2013, 30(4): 483?488. ZONG Yijiang, HAN Lijun, HAN Guilei. Mechanical characteristics of confined grouting reinforcement for cracked rock mass[J]. Journal of Mining and Safety Engineering, 2013, 30(4): 483?488.

[12] 韓貴雷. 承壓條件下破裂巖體注漿加固力學特性試驗研究[J]. 礦業研究與開發, 2012(5): 70?74.HAN Guilei. Experimental study on mechanical properties of broken rock reinforced by grouting under pressure[J]. Mining R & D, 2012(5): 70?74.

[13] 韓立軍, 宗義江, 韓貴雷, 等. 巖石結構面注漿加固抗剪特性試驗研究[J]. 巖土力學, 2011, 32(9): 2570?2576. HAN Lijun, ZONG Yijiang, HAN Guilei, et al. Study of shear properties of rock structural plane by grouting reinforcement[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(9): 2570?2576.

[14] 鄭卓, 李術才, 劉人太, 等. 注漿加固后巖體單一界面抗剪強度[J]. 巖石力學與工程學報, 2016, 35(S2): 3915?3922. ZHENG Zhuo, LI Shucai, LIU Rentai, et al. Shearing strength of single structural surface of grouted rock mass[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2016, 35(S2): 3915?3922.

[15] 劉泉聲, 周越識, 盧超波, 等. 含裂隙泥巖注漿前后力學特性試驗研究[J]. 采礦與安全工程學報, 2016, 33(3): 509?514+520. LIU Quansheng, ZHOU Yueshi, LU Chaobo, et al. Experimental study on mechanical properties of mudstone fracture before and after grouting[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2016, 33(3): 509?514+520.

[16] 張強勇, 李術才, 郭小紅, 等. 鐵晶砂膠結新型巖土相似材料的研制及其應用[J]. 巖土力學, 2008, 29(8): 2126?2130. ZHANG Qiangyong, LI Shucai, GUO Xiaohong, et al. Research and development of new typed cementitious geotechnical similar material for iron crystal sand and its application[J]. Rock and Soil Mechanics, 2008, 29(8): 2126?2130.

[17] 王漢鵬, 李術才, 張強勇, 等. 新型地質力學模型試驗相似材料的研制[J]. 巖石力學與工程學報, 2006, 25(9): 1842?1847. WANG Hanpeng, LI Shucai, ZHANG Qiangyong, et al. Development of a new geomechanical similar material[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(9): 1842?1847.

[18] 吳永端. 應變花應力分析的圖解法[J]. 南京航空航天大學學報, 1980(1): 128?150.WU Yongduan. A graphical method of stress analysis strain rosette[J]. Journal of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 1980(1): 128?150.

(編輯 楊幼平)

Experimental study on failure of cracked rock-like material after grouting reinforcement

WANG Zhi, LI Long, WANG Chaoya

(School of Mechanics & Engineering Science, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China)

Using white cement as the rock-like materials, the specimens in which the cracks were arranged through pre-installed steel slice were produced. The epoxy resin toughened by dibutyl phthalate (DBP) was used to carry out grouting reinforcement. The failure mechanism of the multi cracks specimens after grouting reinforcement was revealed through strain field analysis of the crack tip. The results show that the crack initiates in the same position for specimen before and after grouting reinforcement. The crack angle of specimens without grouting is perpendicular to the original crack plane and the crack of specimens after grouting is vertically penetrated through the whole specimen from the crack initiation position which is similar to the un-cracked specimen. The grouting reinforcement can effectively restrain the stress concentration of the crack tip and enhance the integrity of the specimen. The first cracks initiate when the maximum principal strain at the crack tip of single crack specimen reaches its critical value and then stress redistribution occurs. After grouting reinforcement, the maximum principal strain increase with a relatively flat trend and the failure occur because of the deformation imbalance between the rock like materials and the fracture fillings. For double cracks specimen without grouting, a penetrating crack occur in the ligament region because the maximum principal strain reaches critical value after the first crack initiates and Mode I fracture occurs. For double cracks specimen after grouting, the tensile strains almost reach their maximum value at the same time. The grouting reinforcement can avoid the formation of stress redistribution and strengthen the integrity of the specimen. The main factors of the grouting effect are the strength of the grouting material and its bonding properties.

grouting reinforcement; crack; failure mechanism; strain analysis; rock-like materials

TU45

A

1672?7207(2018)04?0957?07

10.11817/j.issn.1672?7207.2018.04.025

2017?04?06；

2017?07?21

國家自然科學基金資助項目(51404212)；河南省高等學校青年骨干教師培養計劃項目(2016GGJS-002)(Project(51404212) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2016GGJS-002) supported by the Foundation for University Key Teacher by the Henan Educational Committee)

王志，博士，副教授，從事巖石斷裂與損傷力學研究；E-mail：wangzhi@zzu.edu.cn