内置三维裂隙非均匀性岩石渐进破坏数值研究

发布时间：2018-10-23 15:42

【摘要】：岩石内部裂隙缺陷对新裂纹的萌生扩展有显著影响,导致岩石强度大幅降低甚至破坏.研究内置缺陷岩石裂纹的萌生、演化与微破裂分布,有助于揭示岩体渐进破坏规律,具有重要的工程意义.采用细观损伤数值方法对单轴压缩下内置裂隙岩石的破坏进行研究,再现不同均质度岩石微破裂萌生、发育、扩展、贯通直至破坏以及整个过程的声发射分布.将数值试验同物理实验比较,结合前人研究进行分析.结果表明,内置三维裂隙岩石裂纹扩展和破坏过程与相应物理实验总体上一致;在较均质岩石中观察到反翼型裂纹,揭示出反翼型裂纹主动偏向翼型裂纹扩展的现象;鱼鳍状裂纹在椭圆裂隙扩展试验中极易出现,并在均质岩石中表现为翼型裂纹与反翼型裂纹以卷曲面形式扩展形成包裹状破裂面;岩石非均匀性对其应力场,强度,声发射和破坏形式有显著影响,均质性差的岩石易沿着内置斜裂隙发生单截面剪切破坏;细观损伤数值方法可以模拟岩石破裂全过程并揭示微破裂空间位移、聚集规律,研究结果可为研究岩石破坏机理的物理实验和理论分析提供借鉴.
[Abstract]:The crack defects in the rock have a significant effect on the initiation and propagation of new cracks, leading to a significant decrease or even destruction of rock strength. It is of great engineering significance to study the initiation, evolution and microfracture distribution of the crack in the rock with internal defects, which is helpful to reveal the law of progressive failure of rock mass. The microdamage numerical method is used to study the failure of rock with inner fissure under uniaxial compression, and to reproduce the microfracture initiation, development, expansion, penetration up to failure and the acoustic emission distribution of the whole process of the rock with different homogeneity. The numerical experiment is compared with the physical experiment, and the former research is combined to analyze it. The results show that the crack propagation and failure process of the rock with three dimensional cracks is consistent with the corresponding physical experiments, and the reverse wing crack is observed in the homogeneous rock, which reveals the phenomenon of active deviation of the reverse wing crack to the wing crack growth. Fishfin crack is easy to appear in elliptical crack propagation test, and in homogeneous rock, airfoil crack and reverse wing crack propagate in the form of curved surface to form wrapped fracture surface, and the inhomogeneity of rock affects its stress field and strength. The acoustic emission and failure form have significant influence, the rock with poor homogeneity is easy to occur single section shear failure along the inner oblique fissure, and the meso-damage numerical method can simulate the whole process of rock fracture and reveal the spatial displacement and aggregation law of micro-fracture. The results can be used for reference in physical experiments and theoretical analysis of rock failure mechanism.
【作者单位】： 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51209127,51374149) 教育部新世纪优秀人才项目(NCET-13-0382) 中国博士后基金面上资助项目(2013M540549)
【分类号】：TU45

【参考文献】

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本文编号：2289683