CN110686971A - 一种精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法，包含如下步骤：制作待测裂隙岩体试样；对待测裂隙岩体试样表面进行散斑处理；对试验加载，获取待测裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；求各裂纹位移相对变化值随加载时间变化的规律，并绘制出相应的位移差‑加载时间曲线；求解待测裂隙岩体试样的轴向应力，并制出相应的轴向应力‑加载时间曲线；绘制待测裂隙岩体试样各条裂纹所对应的轴向应力‑加载时间‑位移差曲线，判断出待测裂隙岩体试样各裂纹起裂的应力及裂纹类型。本发明的优点是：可定量化判断裂隙岩体裂纹起裂应力及裂纹类型，测试结果可靠，受试验者的主观意识影响较小。
Description
技术领域
本发明涉及岩体力学及断裂损伤力学特性测试领域，具体的说是涉及一种精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法。
背景技术
岩体材料的断裂及失效是大多实际工程中所需要面临及解决的难题，如岩质边坡稳定性、深部矿产资源开发、地下隧道开挖及其围岩稳定性等。为定量化描述及研究不同岩体材料的稳定性，国内外学者通过岩体材料应力应变曲线变化规律将其受力后行为分为以下5个阶段：(1)微裂纹闭合阶段；(2)弹性变形阶段；(3)微裂纹稳定增长阶段；(4)微裂纹不稳定增长阶段及(5)峰后阶段。不同阶段的应力转折点又分别对应于不同的裂纹应力门槛值，即裂纹闭合应力σcc、裂纹起裂应力σci、裂纹损伤应力σcd及峰值应力σp。其中，裂纹起裂应力σci作为岩体内部微裂纹起裂时的应力标准往往被用来衡量岩体实际工程中的现场剥落强度，故定量化准确判断岩体的起裂应力在实际工程中具有十分重要的意义，同时对理解岩体断裂及损伤力学特性具有十分积极的作用。
根据国际岩体力学与工程学会(International Society for Rock Mechanicsand Rock Engineering)的岩体力学测试建议，高径比为2的圆柱形试样建议被用来进行室内试验。通过大量的室内试验并借助相关的辅助测量手段，圆柱试样起裂应力的确定方法主要有以下几种：(1)基于应变的判别方法(含体积应变、侧向应变、轴向应变等)；(2)声发射判别方法(Acoustic Emission Method)；(3)实时CT、SEM扫描方法。尽管目前有以上几种方法可以对岩体起裂应力门槛值进行判断，但其对试验者的主观依赖性较强，测试结果往往波动性较大，故上述方法并不能有效地判定其应力门槛值。
近十几年来，随着裂隙岩体加工技术的快速发展，岩体力学及断裂力学研究所采用的试样已逐渐从常规的圆柱形试样扩展至方形含裂隙的试样，以达到研究其内部裂纹扩展的目的。基于裂纹的扩展规律，国内外学者总结并得到了三种裂纹类型：(1)翼裂纹；(2)共面次生裂纹及(3)倾斜次生裂纹。尽管岩体材料的拉伸强度被普遍认为小于其压缩强度，但试样在轴向压力的作用下，其内部裂纹往往处于复杂的压剪应力状态，其裂纹的形成机理也较为复杂，目前基于受力成因的裂纹类型判断还只是停留在定性的分析层面上。
基于上述技术背景，精确且定量化判断裂隙岩体的起裂应力及裂纹类型不仅对实际工程中的现场强度及其结构稳定性的判定具有重要的意义，而且也十分有利于科研人员对裂隙岩体的断裂力学及损伤力学机理的研究。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种新颖、测试结果可靠、受试验者的主观意识影响较小的精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种精确判断裂隙岩体起裂应力的方法，包含如下步骤：
A1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
A2、散斑处理：对步骤A2制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
A3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤A2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样散斑面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
A4、获取试验加载过程中试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤A3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解其散斑面裂纹图像中各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线，每条裂纹起裂所对应的位移差-加载时间曲线包含裂纹法线方向位移变化-加载时间曲线和裂纹切线方向位移变化-加载时间曲线；
A5、获取试验加载过程中试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的轴向应力-加载时间曲线图：将步骤A2岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随加载时间的变化关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线，所述轴向应力-加载时间曲线为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线；
A6、确定试样散斑面各裂纹的起裂应力值：先将步骤A4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤A5中获得的轴向应力- 加载时间曲线图各自绘制在同一幅图中，得到裂隙岩体试样散斑面上各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹起裂位置的位移增大起始点在各自所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中的轴向应力值，来确定各自的起裂应力，即每条裂纹起裂位置的位移增大起始点在所绘制的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值即为每条裂纹所要确定的裂纹起裂应力值。
上述精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法中，所述步骤A1的具体步骤为：先将待测裂隙岩体材料通过相应的切割机械切割成试验所需的形状及规格，然后通过砂轮等设备将其表面打磨平整，最后再按照相应预制裂纹设计的几何参数，通过水刀切割或钢丝绳等裂纹预设工具在裂隙岩体试样表面切割出相应的预制裂纹，即完成待测裂隙岩体试样制作；
其中，所述预制裂纹为单条裂纹或双条裂纹或多条裂纹，所述预制裂纹设计的几何参数包含长度、倾角及宽度。
上述精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法中，先使用喷漆设备将白色哑光漆均匀喷涂在待测裂隙岩体试样表面，作为散斑场背景色处理，经过20min的凝固时间后，再使用喷漆设备将黑色哑光漆随机喷洒在已凝固的白色哑光喷漆表面，形成黑白相间的散斑场，即完成待测裂隙岩体试样表面散斑处理。
上述精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法中，所述步骤A3，具体包含如下步骤：
A31、将待测裂隙岩体试样放置在岩石力学测试系统的上下加载板之间，并在岩石力学测试系统的上下加载板表面涂抹润滑剂进行润滑处理以减小试验过程中摩擦阻力的影响；
A32、调整CCD相机的拍摄方向，使之正对待测裂隙岩体试样散斑面；
A33、设置CCD相机的拍摄速率，确保对待测裂隙岩体试样散斑面图像的连续捕捉；
A34、设置岩石力学测试系统试验所需的轴向加载速率，以确保待测裂隙岩体试样在试验过程中处于准静态加载条件下；
A35、通过图像-岩体力学特性采集同步触发装置对岩石力学测试系统及CCD相机进行同步触发，开始待测裂隙岩体试样力学特性及图像的同步采集工作，直到观察到待测裂隙岩体试样散斑面产生裂纹破坏时，立即终止试验；
A36、在待测裂隙岩体试样散斑面被破坏后，从CCD相机拍摄的图像中获取试验加载过程中待测裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像。
上述精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法中，所述步骤A4，具体包含如下步骤：
A41、基于步骤A3所得到的待测裂隙岩体试样散斑面裂纹图像,通过数字图像相关方法测量待测裂隙岩体试样散斑面在试验加载过程中所产生的各条裂纹起裂位置的裂纹切向与试样垂直方向的夹角；
A42、通过数字图像相关方法在待测裂隙岩体试样散斑面所产生的各条裂纹起裂位置两侧各自布置上两个位移监测点P1和P2，并获取各条裂纹起裂位置两侧的两个位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值；
A43、通过下式(1)～(4)，将步骤A42获取到的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值转换为沿其裂纹法线及切线方向的位移值；
dn1＝dx1cosα+dy1sinα (1)
dτ1＝-dx1sinα+dy1cosα (2)
dn2＝dx2cosα+dy2sinα (3)
dτ2＝-dx2sinα+dy2cosα (4)
式中，dn1，dτ1分别为P1位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值； dn2，dτ2分别为P2位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值；dx1，dy1分别为P1位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；dx2，dy2分别为P2位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；α为裂纹局部坐标系与全局坐标系的夹角，其中裂纹局部坐标系由沿裂纹法向及切向两个方向组成，全局坐标系由试样垂直方向及水平方向组成；
A44、将通过上式(1)～(4)求得的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿其裂纹法线方向及切线方向的位移进行差值处理，得出每条裂纹起裂时沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ，其中，切线方向的位移变化值dτ取绝对值；
A45、重复步骤A41至A44，得出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的法线方向及切线方向位移相对变化-加载时间曲线，得到每条裂纹起裂的位移差-加载时间曲线；
所述步骤A5，具体包含如下步骤：
A51、从岩石力学测试系统获取施加到待测裂隙岩体试样上的轴向加载力；
A52、通过相应的测量工具，测量待测裂隙岩体试样轴向加载面的尺寸，并计算出待测裂隙岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A53、通过下式(5)，求解待测裂隙岩体试样的轴向应力；
σ＝P/A (5)
式中，σ为待测岩体试样所受的轴向应力，P为岩石力学测试系统施加到待测岩体试样上的轴向加载力，A为待测岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A54、重复步骤A51至A53，得出作用在待测裂隙岩体试样上的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线；
所述步骤A6，具体包含如下步骤：
A61、将步骤A4得到的裂隙岩体试样散斑面各条裂纹所对应的位移差- 加载时间曲线分别与步骤A5得到的裂隙岩体试样轴向应力-加载时间曲线各自对应绘制在同一幅图中，得到轴向应力-加载时间-位移差曲线图，其中，每条裂纹各自对应一幅轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
A62、通过分析每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，判断出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ增大起始点，并对比其位移变化值dn，dτ增大起始点此时在轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值，即可得到每条裂纹起裂时的起裂应力；其中，每条裂纹的起裂应力即是在其对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中找到的位移变化值dn，dτ增大起始点所对应的轴向应力值。
本发明还提供了一种精确判断裂隙岩体起裂裂纹类型的方法，包含如下步骤：
B1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
B2、散斑处理：对步骤B1制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
B3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤B2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样喷有散斑的表面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
B4、获取试验加载过程试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤B3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解所述裂隙岩体试样散斑面裂纹图像中各裂纹位起裂位置的位移相对变化值随加载时间的变化规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线图，所述位移差-加载时间曲线图包含法线方向位移变化值-加载时间曲线和切线方向位移变化值-加载时间曲线；
B5、获取试验加载过程试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应轴向应力-加载时间曲线图：将岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线图，所述轴向应力-加载时间曲线图即为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线图；
B6、确定试样散斑面各裂纹起裂的裂纹类型：先将步骤B4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤B5中获得试样轴向应力-加载时间曲线图绘制在同一幅图中，得到各条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中各条裂纹起裂位置沿裂纹法线方向及切线方向位移值的变化情况，来确定每条裂纹所对应的起裂裂纹类型；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为正并大于切线方向位移值变化时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力为主、剪切应力为辅所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移值变化明显但切线方向的位移值变化不大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为负，切线方向的位移值变化较大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由剪切应力所导致的裂纹。
与现有技术相比，本发明的优点：可定量化判断裂隙岩体裂纹起裂应力及裂纹类型，测试结果可靠，受试验者的主观意识影响较小。
附图说明
图1为本发明精确判断裂隙岩体起裂应力的方法流程图；
图2为本发明精确判断裂隙岩体起裂裂纹类型的方法流程图；
图3为采用本发明判断某一裂隙岩体起裂应力及裂纹类型所需的试样实施例示意图；
图4为对图3中某一裂隙岩体进行试验加载的状态示意图；
图5为基于图4中某一裂隙岩体在试验加载过程中所采集到的散斑面裂纹图像；
图6为图5裂纹图像中第1条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
图7为图5裂纹图像中第2条裂纹的的轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
图8为图5裂纹图像中第3条裂纹的的轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
图9为图5裂纹图像中第4条裂纹的的轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
其中，图3和图4中：“F”表示试验过程轴向力加载方向；
其中，图3中XY坐标系为全局坐标系，其中X轴表示试样水平方向， Y轴表示试样垂直方向；
其中，图6至图9中：左侧纵坐标表示轴向应力，单位为MPa；右侧纵坐标表示位移差，单位为mm；横坐标表示加载时间，单位为s。
图4至图7中：曲线R表示试样轴向应力随加载时间变化的曲线；
图4中：曲线S1表示第1条裂纹起裂位置法线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；曲线T1表示第1条裂纹起裂位置切线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；
图5中：曲线S2表示第2条裂纹起裂位置法线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；曲线T2表示第2条裂纹起裂位置切线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；
图6中：曲线S3表示第3条裂纹起裂位置法线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；曲线T3表示第3条裂纹起裂位置切线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；
图7中：曲线S4表示第4条裂纹起裂位置法线方向位移变化值随加载时间变化的曲线；曲线T4表示第4条裂纹起裂位置切线方向位移变化值随加载时间变化的曲线。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
参阅图1所示，为本发明提供的一种精确判断裂隙岩体起裂应力的方法的步骤，其具体包含如下步骤：
A1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
A2、散斑处理：对步骤A2制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
A3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤A2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样散斑面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
A4、获取试验加载过程中试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤A3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解其散斑面裂纹图像中各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线，每条裂纹起裂所对应的位移差-加载时间曲线包含裂纹法线方向位移变化-加载时间曲线和裂纹切线方向位移变化-加载时间曲线；
A5、获取试验加载过程中试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的轴向应力-加载时间曲线图：将步骤A2岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随加载时间的变化关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线，所述轴向应力-加载时间曲线为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线；
A6、确定试样散斑面各裂纹的起裂应力值：先将步骤A4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤A5中获得的轴向应力- 加载时间曲线图各自绘制在同一幅图中，得到裂隙岩体试样散斑面上各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹起裂位置的位移增大起始点在各自所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中的轴向应力值，来确定各自的起裂应力，即每条裂纹起裂位置的位移增大起始点在所绘制的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值即为每条裂纹所要确定的裂纹起裂应力值。
具体的说，上述步骤A1的具体步骤为：先将待测裂隙岩体材料通过相应的切割机械切割成试验所需的形状及规格，然后通过砂轮等设备将其表面打磨平整，最后再按照相应预制裂纹设计的几何参数，通过水刀切割或钢丝绳等裂纹预设工具在裂隙岩体试样表面切割出相应的预制裂纹，即完成待测裂隙岩体试样制作；其中，预制裂纹为单条裂纹或双条裂纹或多条裂纹，所述预制裂纹设计的几何参数包含长度、倾角及宽度。
具体的说，上述步骤A2的具体步骤为：先使用喷漆设备将白色哑光漆均匀喷涂在待测裂隙岩体试样表面，作为散斑场背景色处理，经过20min 的凝固时间后，再使用喷漆设备将黑色哑光漆随机喷洒在已凝固的白色哑光喷漆表面，形成黑白相间的散斑场，即完成待测裂隙岩体试样表面散斑处理。
具体的说，上述步骤A3，具体包含如下步骤：
A31、将待测裂隙岩体试样放置在岩石力学测试系统的上下加载板之间，并在岩石力学测试系统的上下加载板表面涂抹润滑剂进行润滑处理以减小试验过程中摩擦阻力的影响；
A32、调整CCD相机的拍摄方向，使之正对待测裂隙岩体试样散斑面；
A33、设置CCD相机的拍摄速率，确保对待测裂隙岩体试样散斑面图像的连续捕捉；
A34、设置岩石力学测试系统试验所需的轴向加载速率，以确保待测裂隙岩体试样在试验过程中处于准静态加载条件下；
A35、通过图像-岩体力学特性采集同步触发装置对岩石力学测试系统及CCD相机进行同步触发，开始待测裂隙岩体试样力学特性及图像的同步采集工作，直到观察到待测裂隙岩体试样散斑面产生裂纹破坏时，立即终止试验；
A36、在待测裂隙岩体试样散斑面被破坏后，从CCD相机拍摄的图像中获取试验加载过程中待测裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像。
具体的说，上述步骤A4，具体包含如下步骤：
A41、基于步骤A3所得到的待测裂隙岩体试样散斑面裂纹图像,通过数字图像相关方法测量待测裂隙岩体试样散斑面在试验加载过程中所产生的各条裂纹起裂位置的裂纹切向与试样垂直方向的夹角；
A42、通过数字图像相关方法在待测裂隙岩体试样散斑面所产生的各条裂纹起裂位置两侧各自布置上两个位移监测点P1和P2，并获取各条裂纹起裂位置两侧的两个位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值；
A43、通过下式(1)～(4)，将步骤A42获取到的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值转换为沿其裂纹法线及切线方向的位移值；
dn1＝dx1cosα+dy1sinα (1)
dτ1＝-dx1sinα+dy1cosα (2)
dn2＝dx2cosα+dy2sinα (3)
dτ2＝-dx2sinα+dy2cosα (4)
式中，dn1，dτ1分别为P1位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值； dn2，dτ2分别为P2位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值；dx1，dy1分别为P1位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；dx2，dy2分别为P2位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；α为裂纹局部坐标系与全局坐标系的夹角，其中裂纹局部坐标系由沿裂纹法向及切向两个方向组成，全局坐标系 (参阅图3所示)由试样垂直方向及水平方向组成；
A44、将通过上式(1)～(4)求得的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿其裂纹法线方向及切线方向的位移进行差值处理，得出每条裂纹起裂时沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ，其中，切线方向的位移变化值dτ取绝对值；
A45、重复步骤A41至A44，得出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的法线方向及切线方向位移相对变化-加载时间曲线，得到每条裂纹起裂的位移差-加载时间曲线图；
上述步骤A5，具体包含如下步骤：
A51、从岩石力学测试系统获取施加到待测裂隙岩体试样上的轴向加载力；
A52、通过相应的测量工具，测量待测裂隙岩体试样轴向加载面的尺寸，并计算出待测裂隙岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A53、通过下式(5)，求解待测裂隙岩体试样的轴向应力；
σ＝P/A(5)
式中，σ为待测岩体试样所受的轴向应力，P为岩石力学测试系统施加到待测岩体试样上的轴向加载力，A为待测岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A54、重复步骤A51至A53，得出作用在待测裂隙岩体试样上的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线；
上述步骤A6，具体包含如下步骤：
A61、将步骤A4得到的裂隙岩体试样散斑面各条裂纹所对应的位移差- 加载时间曲线分别与步骤A5得到的裂隙岩体试样轴向应力-加载时间曲线各自对应绘制在同一幅图中，得到轴向应力-加载时间-位移差曲线图，其中，每条裂纹各自对应一幅轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
A62、通过分析每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，判断出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ增大起始点，并对比其位移变化值dn，dτ增大起始点此时在轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值，即可得到每条裂纹起裂时的起裂应力；其中，每条裂纹的起裂应力即是在其对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中找到的位移变化值dn，dτ增大起始点所对应的轴向应力值。
参阅图2所示，为本发明提供的一种精确判断裂隙岩体起裂裂纹类型的方法的步骤，其具体包含如下步骤：
B1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
B2、散斑处理：对步骤B1制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
B3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤B2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样喷有散斑的表面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
B4、获取试验加载过程试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤B3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解所述裂隙岩体试样散斑面裂纹图像中各裂纹位起裂位置的位移相对变化值随加载时间的变化规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线图，所述位移差-加载时间曲线图包含法线方向位移变化值-加载时间曲线和切线方向位移变化值-加载时间曲线；
B5、获取试验加载过程试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应轴向应力-加载时间曲线图：将岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线图，所述轴向应力-加载时间曲线图即为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线图；
B6、确定试样散斑面各裂纹起裂的裂纹类型：先将步骤B4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤B5中获得试样轴向应力-加载时间曲线图绘制在同一幅图中，得到各条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中各条裂纹起裂位置沿裂纹法线方向及切线方向位移值的变化情况，来确定每条裂纹所对应的起裂裂纹类型；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为正并大于切线方向位移值变化时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力为主、剪切应力为辅所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移值变化明显但切线方向的位移值变化不大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为负，切线方向的位移值变化较大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由剪切应力所导致的裂纹。
下面通过具体的试验实施对本发明提供精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法进行详细说明：
参阅图3至图7所示，本试验实施例以花岗岩作为待测裂隙岩体来判断其起裂应力及起裂裂纹类型，以圆盘切割机作为岩体试样切割设备；以 MTS815.04电液伺服控制岩石力学刚性试验机作为岩石力学测试系统，其轴向最大荷载为4600kN，以具有1625*1236的分辨率CCD相机作为试样图像采集的CCD相机；
其中，采用本发明提供判断裂隙岩体起裂应力方法进行上述待花岗岩的起裂应力判断的步骤具体如下：
第1步：先通过圆盘切割机作将上述待测花岗岩切割成宽高分别为 50mm×20mm×100mm的长方体试样100形式(参阅图3所示)，然后采用水刀切割技术在该长方体试样100中心点附近预制一条长宽分别为15mm和1mm 的裂纹B(参阅图3所示)，且将此裂纹B的倾角α定义为裂纹与垂直加载方向的夹角，在本实施例中采用α＝0°试样进行实施方式说明；
第2步：为满足数字图像相关法计算要求，对待测花岗岩试样表面进行散斑处理；
首先，采用喷涂机将白色哑光漆均匀的喷涂在上述长方体试样100表面作为散斑场的背景颜色，经过20min的凝固时间后，再采用喷涂机将黑色哑光漆随机喷洒在白色哑光喷漆表面，形成黑白相间的散斑面101，参阅图4所示；
第3步：对第2步完成散斑处理的长方体试样100进行试验加载处理，并采集本实施例长方体试样100散斑面101在试验加载过程中的图像；
试验加载开始前，先将长方体试样100放置在MTS815.04电液伺服控制岩石力学刚性试验机的上下加载板之间，并在其上下表面涂抹润滑剂进行润滑处理以减小试验过程中的摩擦阻力的影响，与此同时并将长方体试样100的散斑面101朝向试验观测方向，然后在试验观测方向设置一台CCD 相机200及若干光源300，并调整CCD相机200的拍摄方向，使之垂直于长方体试样100的散斑面101，与此同时设置好CCD相机200的拍摄速率为 50帧/s，最后再设置好岩石力学试验系统的轴向加载速率为0.0005mm/s，以保证长方体试样100在加载过程中处于准静态加载条件下；
试验加载开始时，将MTS815.04电液伺服控制岩石力学刚性试验机与 CCD相机200拍摄同步触发开始试验，直到长方体试样100在轴向压力作用下发生破坏时，立即停止试验；在整个试验加载过程，通过CCD相机200 连续拍摄捕捉花岗岩试样散斑面101的图像；
试样加载结束后，从CCD相机200的记录结果中可以看出，本实施例测定的长方体试样100散斑面出现了4条明显的裂纹L1～L4，参阅图5所示；
第4步：通过数字图像相关方法，在第3步中拍摄到长方体试样散斑面图像中的每条裂纹起裂位置两侧均各自设置上一个位移监测点，然后采用上式(1)～(4)对每条裂纹两侧位移监测点的位移相对变化值(包含法线方向和切线方向的位移相对变化值)进行求解，并得到其数值随试验加载时间变化的规律，与此同时绘制出每条裂纹起裂位置所对应的位移相对变化值随试验加载时间变化的曲线图，得到每条裂纹起裂的位移差-加载时间曲线图；其中每条裂纹起裂所对应的位移相对变化值随试验加载时间变化的曲线图包含其裂纹法线方向位移相对变化值-加载时间曲线和切线方向相对变化值-加载时间曲线)；
第5步：将MTS815.04电液伺服控制岩石力学刚性试验机施加在长方体试样100上的轴向加载力F(参阅图3和图4所示)与长方体试样100的横截面面积进行比值处理，得出作用下在长方体试样100上下加载面上的轴向应力值随试验加载变化时间的关系，并绘制出长方体试样100所对应的轴向应力值随试验加载时间变化的曲线图，即试样轴向应力-加载时间曲线图；
第6步：先将每条裂纹在第4步得到的位移差--加载时间曲线图与在第5步得的的轴向应力-加载时间曲线图绘制在同一幅中，得到每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断每条裂纹起裂位置的位置变化值dn，dτ增大起始点在所绘制的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值，即可确定每条裂纹的起裂应力；
参阅图6至图9所示，为采用本发明供精确判断裂隙岩体起裂应力方法所得到的上述花岗岩实例散斑面上的4条裂纹L1～L4轴向应力-加载时间-位移差曲线图，根据这4幅图，可知每条裂纹的起裂应力分别为Q1、Q2、 Q3、Q4；
其中，采用本发明提供判断裂隙岩体起裂裂纹类型的方法进行上述待花岗岩的起裂裂纹类型判断的步骤同上述判断起裂应力基本相同，不同之处仅在最后第6步，即在第6步得到每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间 -位移差曲线图后，需要再通过判断每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间- 位移差曲线中每条裂纹起裂位置的法线方向及切线方向位移值的变化情况，来确定每条裂纹所对应的起裂裂纹类型。
由于在本试验实施例中以花岗岩作为了试验对象，其散斑面出现了4 条裂纹L1～L4，参阅图5所示，故本试验实施例便得到了4幅轴向应力-加载时间-位移差曲线图，参阅图6至图9所示；
参阅图6所示，为第1条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，通过该曲线图可知，该条裂纹起裂位置的位移增大起始点出现在起裂时间为542.5s，且此时所对应的轴向应力值Q1为29.9MPa，即此条裂纹的起裂应力为29.9MPa；与此同时，通过比对分析此条裂纹的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中其起裂位置法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ的变化关系，可知此条裂纹起裂时两位移差dn，dτ均有较为明显的变化，且位移差dn大于dτ，故可判定该裂纹起裂类型为由拉伸应力为主、剪切应力为辅所导致的裂纹。
参阅图7所示，为第2条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，通过该曲线图可知，该条裂纹起裂位置的位移增大起始点出现在起裂时间为492.5s，且此时所对应的轴向应力值为24.4MPa，即此条裂纹的起裂应力为24.4MPa；与此同时，通过比对分析此条裂纹的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中其起裂位置法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ的变化关系，可知位移差dn变化明显，dτ基本无变化，故可判定该裂纹起裂类型为由拉伸应力所导致的裂纹。
参阅图8所示，为第3条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，通过该曲线图可知，该条裂纹起裂位置的位移增大起始点出现在起裂时间为651.5s，且此时所对应的轴向应力值为41.5MPa，即此条裂纹的起裂应力为41.5MPa；与此同时，通过比对分析此条裂纹的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中其起裂位置法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ的变化关系，可知两位移差dn，dτ均有较为明显的变化，且位移差dn大于dr，故可判定该裂纹起裂类型为由拉伸应力为主、剪切应力为辅所导致的裂纹。
参阅图9所示，为第4条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，通过该曲线图可知，该条裂纹起裂位置的位移增大起始点出现在起裂时间为652.75s，且此时所对应的轴向应力值为41.1MPa，即此条裂纹的起裂应力为41.1MPa；与此同时，通过比对分析此条裂纹的轴向应力-加载时间- 位移差曲线图中其起裂位置法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ的变化关系，可知位移差dn为负且位移差dτ变化明显，故可判定该裂纹起裂类型为由剪切应力所导致的裂纹。
最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种精确判断裂隙岩体起裂应力的方法，其特征在于：包含如下步骤：
A1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
A2、散斑处理：对步骤A2制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
A3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤A2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样散斑面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
A4、获取试验加载过程中试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤A3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解其散斑面裂纹图像中各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线，每条裂纹起裂所对应的位移差-加载时间曲线包含裂纹法线方向位移变化-加载时间曲线和裂纹切线方向位移变化-加载时间曲线；
A5、获取试验加载过程中试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的轴向应力-加载时间曲线图：将步骤A2岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随加载时间的变化关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线，所述轴向应力-加载时间曲线为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线；
A6、确定试样散斑面各裂纹的起裂应力值：先将步骤A4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤A5中获得的轴向应力-加载时间曲线图各自绘制在同一幅图中，得到裂隙岩体试样散斑面上各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹起裂位置的位移增大起始点在各自所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中的轴向应力值，来确定各自的起裂应力，即每条裂纹起裂位置的位移增大起始点在所绘制的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值即为每条裂纹所要确定的裂纹起裂应力值。
2.根据权利要求1所述的精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法，其特征在于：所述步骤A1的具体步骤为：先将待测裂隙岩体材料通过相应的切割机械切割成试验所需的形状及规格，然后通过砂轮等设备将其表面打磨平整，最后再按照相应预制裂纹设计的几何参数，通过水刀切割或钢丝绳等裂纹预设工具在裂隙岩体试样表面切割出相应的预制裂纹，即完成待测裂隙岩体试样制作；
其中，所述预制裂纹为单条裂纹或双条裂纹或多条裂纹，所述预制裂纹设计的几何参数包含长度、倾角及宽度。
3.根据权利要求1所述的精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法，其特征在于：所述步骤A2的具体步骤为：先使用喷漆设备将白色哑光漆均匀喷涂在待测裂隙岩体试样表面，作为散斑场背景色处理，经过20min的凝固时间后，再使用喷漆设备将黑色哑光漆随机喷洒在已凝固的白色哑光喷漆表面，形成黑白相间的散斑场，即完成待测裂隙岩体试样表面散斑处理。
4.根据权利要求1所述的精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法，其特征在于：所述步骤A3，具体包含如下步骤：
A31、将待测裂隙岩体试样放置在岩石力学测试系统的上下加载板之间，并在岩石力学测试系统的上下加载板表面涂抹润滑剂进行润滑处理以减小试验过程中摩擦阻力的影响；
A32、调整CCD相机的拍摄方向，使之正对待测裂隙岩体试样散斑面；
A33、设置CCD相机的拍摄速率，确保对待测裂隙岩体试样散斑面图像的连续捕捉；
A34、设置岩石力学测试系统试验所需的轴向加载速率，以确保待测裂隙岩体试样在试验过程中处于准静态加载条件下；
A35、通过图像-岩体力学特性采集同步触发装置对岩石力学测试系统及CCD相机进行同步触发，开始待测裂隙岩体试样力学特性及图像的同步采集工作，直到观察到待测裂隙岩体试样散斑面产生裂纹破坏时，立即终止试验；
A36、在待测裂隙岩体试样散斑面被破坏后，从CCD相机拍摄的图像中获取试验加载过程中待测裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像。
5.根据权利要求1所述的精确判断裂隙岩体起裂应力及裂纹类型的方法，其特征在于：所述步骤A4，具体包含如下步骤：
A41、基于步骤A3所得到的待测裂隙岩体试样散斑面裂纹图像,通过数字图像相关方法测量待测裂隙岩体试样散斑面在试验加载过程中所产生的各条裂纹起裂位置的裂纹切向与试样垂直方向的夹角；
A42、通过数字图像相关方法在待测裂隙岩体试样散斑面所产生的各条裂纹起裂位置两侧各自布置上两个位移监测点P1和P2，并获取各条裂纹起裂位置两侧的两个位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值；
A43、通过下式(1)～(4)，将步骤A42获取到的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿试样垂直方向及水平方向的位移值转换为沿其裂纹法线及切线方向的位移值；
dn1＝dx1cosα+dy1sinα (1)
dτ1＝-dx1sinα+dy1cosα (2)
dn2＝dx2cosα+dy2sinα (3)
dτ2＝-dx2sinα+dy2cosα (4)
式中，dn1，dτ1分别为P1位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值；dn2，dτ2分别为P2位移监测点沿裂纹法线及切线方向位移值；dx1，dy1分别为P1位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；dx2，dy2分别为P2位移监测点经过数字图像相关方法处理所得沿试样垂直方向及水平方向位移值；α为裂纹局部坐标系与全局坐标系的夹角，其中裂纹局部坐标系由沿裂纹法向及切向两个方向组成，全局坐标系由试样垂直方向及水平方向组成；
A44、将通过上式(1)～(4)求得的每条裂纹起裂位置两侧位移监测点P1和P2沿其裂纹法线方向及切线方向的位移进行差值处理，得出每条裂纹起裂时沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ，其中，切线方向的位移变化值dτ取绝对值；
A45、重复步骤A41至A44，得出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的法线方向及切线方向位移相对变化-加载时间曲线，得到每条裂纹起裂的位移差-加载时间曲线；
所述步骤A5，具体包含如下步骤：
A51、从岩石力学测试系统获取施加到待测裂隙岩体试样上的轴向加载力；
A52、通过相应的测量工具，测量待测裂隙岩体试样轴向加载面的尺寸，并计算出待测裂隙岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A53、通过下式(5)，求解待测裂隙岩体试样的轴向应力；
σ＝P/A (5)
式中，σ为待测岩体试样所受的轴向应力，P为岩石力学测试系统施加到待测岩体试样上的轴向加载力，A为待测岩体试样轴向加载面的横截面面积；
A54、重复步骤A51至A53，得出作用在待测裂隙岩体试样上的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线；
所述步骤A6，具体包含如下步骤：
A61、将步骤A4得到的裂隙岩体试样散斑面各条裂纹所对应的位移差-加载时间曲线分别与步骤A5得到的裂隙岩体试样轴向应力-加载时间曲线各自对应绘制在同一幅图中，得到轴向应力-加载时间-位移差曲线图，其中，每条裂纹各自对应一幅轴向应力-加载时间-位移差曲线图；
A62、通过分析每条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，判断出每条裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向及切线方向的位移变化值dn，dτ增大起始点，并对比其位移变化值dn，dτ增大起始点此时在轴向应力-加载时间-位移差曲线图中所对应的轴向应力值，即可得到每条裂纹起裂时的起裂应力；其中，每条裂纹的起裂应力即是在其对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中找到的位移变化值dn，dτ增大起始点所对应的轴向应力值。
6.一种精确判断裂隙岩体起裂裂纹类型的方法，其特征在于：包含如下步骤：
B1、试样制作：制作测试所需的裂隙岩体试样；
B2、散斑处理：对步骤B1制作完成的裂隙岩体试样表面进行散斑处理；
B3、试验加载，获取试验加载过程中试样散斑面裂纹图像：通过岩石力学测试系统对步骤B2经散斑处理后的裂隙岩体试样进行轴向加载处理，与此同时在试验过程中，通过CCD相机对所述裂隙岩体试样喷有散斑的表面进行图像捕捉，并获取裂隙岩体试样散斑面所产生的裂纹图像；
B4、获取试验加载过程试样散斑面各裂纹起裂位置的位移相对变化值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应的位移差-加载时间曲线图：根据步骤B3中获取到的裂隙岩体试样散斑面裂纹图像，通过数字图像相关法求解所述裂隙岩体试样散斑面裂纹图像中各裂纹位起裂位置的位移相对变化值随加载时间的变化规律，并绘制出相应的位移差-加载时间曲线图，所述位移差-加载时间曲线图包含法线方向位移变化值-加载时间曲线和切线方向位移变化值-加载时间曲线；
B5、获取试验加载过程试样的轴向应力值随试验加载时间变化的规律，并绘制相应轴向应力-加载时间曲线图：将岩石力学测试系统施加在裂隙岩体试样上下表面的轴向加载力与裂隙岩体试样的横截面进行比值处理，得到作用在裂隙岩体试样上下表面的轴向应力值随试验加载时间变化的关系，并绘制出相应的轴向应力-加载时间曲线图，所述轴向应力-加载时间曲线图即为裂隙岩体试样的轴向应力-加载时间曲线图；
B6、确定试样散斑面各裂纹起裂的裂纹类型：先将步骤B4获取的各条裂纹起裂位置的的位移差-加载时间曲线图分别与步骤B5中获得试样轴向应力-加载时间曲线图绘制在同一幅图中，得到各条裂纹的轴向应力-加载时间-位移差曲线图，然后通过判断各条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中各条裂纹起裂位置沿裂纹法线方向及切线方向位移值的变化情况，来确定每条裂纹所对应的起裂裂纹类型；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为正并大于切线方向位移值变化时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力为主、剪切应力为辅所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移值变化明显但切线方向的位移值变化不大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由拉伸应力所导致的裂纹；
当某条裂纹所对应的轴向应力-加载时间-位移差曲线图中，其裂纹起裂位置沿其裂纹法线方向和切线方向的位移值均有变化，且法线方向位移变化值为负，切线方向的位移值变化较大时，则判断此裂纹的起裂裂纹类型为由剪切应力所导致的裂纹。
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