基于XFEM的岩体卸荷过程裂纹起裂扩展规律研究

发布时间：2018-03-18 17:55

  本文选题：岩体卸荷　切入点：裂纹　出处：《工程科学学报》2017年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：地下和边坡工程开挖常涉及岩体卸荷问题,采用ABAQUS软件中的扩展有限单元法(extended finite element method,XFEM)对开挖卸荷过程岩体内部裂纹的起裂扩展进行了模拟,通过计算裂纹尖端应力强度因子研究了其起裂特征,并探讨了起裂影响因素,通过记录裂纹扩展形态研究了其动态演化模式.结果表明,卸荷过程中卸荷速率越快,裂纹长度越长,倾角越大,其起裂越容易;并且裂纹面受到的正应力不断减小,剪应力不断增大,裂纹扩展主要由剪应力控制,这与理论分析结果一致.裂纹最终扩展演化形态也与物理试验相近,充分表明运用扩展有限单元法研究岩体裂纹问题的可靠性.
[Abstract]:Excavation of underground and slope works often involves unloading of rock mass. The extended finite element method XF EMM (extended finite element method) in ABAQUS software is used to simulate the initiation and propagation of cracks in rock mass during excavation and unloading. The crack initiation characteristics are studied by calculating the stress intensity factor at the crack tip, and the influencing factors are discussed. The dynamic evolution model is studied by recording the crack growth morphology. The results show that the faster the unloading rate is during the unloading process, the faster the unloading rate is. The longer the crack length, the larger the dip angle, the easier the crack initiation, and the smaller the normal stress is, the larger the shear stress is, the more the crack growth is controlled by shear stress. This is consistent with the theoretical analysis. The evolution of the ultimate crack propagation is similar to that of the physical test, which fully shows the reliability of using the extended finite element method to study the crack problem in rock mass.
【作者单位】： 核工业西南勘察设计研究院有限公司;中南大学资源与安全工程学院;同济大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金面上资助项目(51374244)
【分类号】：TU45

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本文编号：1630677