層裂

層裂是物理風化作用的一種。基岩表層出現層裂的原因，除溫差風化的原因外，還與基岩卸載有關。原先埋藏在地下深處的岩石受到較大的圍壓。當其上面覆蓋的岩塊被剝蝕掉後，上部壓力的降低導致基岩向上膨脹，從而產生大致平行於基岩露出表面的破裂面和一些近於垂直表面的裂隙。這種層裂作用同其他風化聯合作用，便可造成突出地面的剝離丘。

基本介紹

• 中文名：層裂
• 外文名：slabbing
• 本質：物理風化作用的一種
• 形成位置：地下較深處的岩石

概念

在巨大的基岩露頭上，常見到與其表面大致平行的成層剝離現象，稱為層裂(exfoliation)。基岩表層出現層裂的原因，除溫差風化的原因外，還與基岩卸載有關。原先埋藏在地下深處的岩石受到較大的圍壓。當其上面覆蓋的岩塊被剝蝕掉後，上部壓力的降低導致基岩向上膨脹，從而產生大致平行於基岩露出表面的破裂面和一些近於垂直表面的裂隙。這種層裂作用同其他風化聯合作用，便可造成突出地面的剝離丘(exfoliation dome)。

實驗技術

實驗在基於霍普金森壓桿的LPMM-Metz裝置上實現。該裝置的設計思想來源於對已有實驗方法和彈性波在混凝土桿中伴隨有彌散現象的傳播(如Brara等，1997)的最新理論研究。發展這個方法的主要目的是描述混凝土在短載入時間內的拉伸破壞。實驗裝置包括一塊圓柱形混凝土樣品(直徑40 mm，長120 mm)，由空氣槍發射短鋁合金彈產生壓縮入射波，通過硬鋁合金的霍普金森壓桿(直徑40mm，長1000mm)對樣品載入。發射彈撞擊後，在霍普金森壓桿中產生一入射波並傳人混凝土樣品。由於壓桿與樣品接觸面阻抗的不同，一小部分入射波反射回到壓桿內；通過樣品的大部分入射壓縮波，在樣品的自由表面反射為拉伸波。由於入射壓縮波和反射拉伸波疊加，在混凝土樣品中會產生隨時間快速增加的拉應力，淨拉伸波導致混凝土樣品在距自由端一定的位置上斷裂，該處拉應力達到臨界值。短子彈的使用可以到達非常高的載入率。整個波傳播過程由三個粘在壓桿表面上特別設計的應變片記錄，由這些記錄波形可以確定由碎裂引起的斷裂應力、樣品里的應力歷史、載入的臨界時間和載入率或應變率。該實驗技術更詳細的描述也可參考Klepaczko和Brara(2001)。

層裂準則

層裂準則一般有臨界斷裂應力準則、應力陡度準則、損傷積累準則等，都帶有一定的經驗性質。臨界斷裂應力準則認為層裂是一種衝擊效應，當高強度瞬時拉應力值達到或超過材料的臨界斷裂應力極限時，便發生層裂。