加卸荷条件下非贯通节理岩体破坏特性研究

发布时间：2021-03-06 17:07

　　采用颗粒流软件PFC（particle flow code）对非贯通节理岩体加卸荷条件下破坏特性进行研究。对砂岩材料进行室内单轴压缩试验,获取该岩样的抗压强度、弹性模量等宏观特征。采用PFC颗粒流软件中的平行黏结模型,构建完整试样,利用DFN（discrete fracture network）创建非贯通节理,并采用更符合实际工程的应力/时步加卸压方式对非贯通节理模型开展三轴压缩与非线性加轴压卸围压数值模拟。研究结果表明:在三轴压缩模拟中,峰值应力下降主要是因为岩桥内剪切裂纹增多,岩桥上方先出现裂纹的延伸,随后引发岩桥的贯通;在非线性加轴压卸围压模拟中,当轴向应力达到峰值后,岩桥破坏缓慢,且拉伸裂纹与剪切裂纹分布较均匀,岩桥贯通后,裂纹向模型上部进行扩展,最终破坏形式为非贯通节理上下两部分的滑移变形,且节理的破坏程度远大于三轴压缩的破坏程度。在卸荷过程中,节理两侧剪应力最大,岩桥中心次之,节理面的剪应力最小。 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(07)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

单轴压缩模拟结果

室内单轴压缩试验为后续数值模拟奠定基础，为细观角度下分析非贯通节理岩体在加卸荷条件下的破坏特性提供条件。选取3组具有代表性的岩体试样A1,A2和A3，其破坏形式如图1所示。从图1可见：破坏形式为标准的劈裂破坏。试验测得所用砂岩平均单轴抗压强度为50.34 MPa，试验破坏后峰后强度并不明显。2 数值模拟分析

以室内试验结果为参考，利用离散元软件PFC中平行黏结模型设计与岩体宏观特征一致的数值模型，通过多次匹配，确定的最优细观力学参数组合如表1所示，应力-应变对比曲线如图2所示。模型共含3 996个颗粒，最小颗粒半径为0.45 mm，最大颗粒与最小颗粒的粒径比为1.66。单轴压缩模拟结果如图3所示，其中，红色裂纹代表剪切裂纹，蓝色裂纹代表拉伸裂纹，模拟显示峰值强度为49.81 MPa，弹性模量和泊松比等与室内试验结果基本相同，因此，按照表2中细观参数匹配的模型可以用来模拟真实砂岩试样。图3 单轴压缩模拟结果

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]非贯通节理岩体各向异性力学特性试验研究[D]. 柏俊磊.三峡大学 2014



本文编号：3067477