节理岩体爆破破坏过程的颗粒流模拟研究

发布时间：2021-04-15 21:44

　　目前,在岩体开挖工程中爆破是非常用的一种方法,根据爆破开挖的岩体特征,掌握爆破荷载在岩体中的破坏作用,不仅可以提高爆破工程效率而且还可以保障工程的安全性。本文基于颗粒离散元软件PFC2D对岩石对节理岩体爆破和微差爆破进行了数值模拟研究。本论文主要从以下几个方面展开研究:1.在介绍颗粒流程序基本原理的基础上,通过单轴压缩实验研究细观参数对计算模型宏观力学性质的影响规律,为细观参数的选取提供参考依据。2.利用颗粒流软件PFC2D建立了岩体数值模型,通过炸点膨胀来模拟爆破作用。将PFC2D数值模型的建立过程细化为5个部分进行介绍,包括颗粒集合体的生成,模型细观参数的标定,无反射边界的施加、阻尼参数的设置及节理的设置。3.通过对数值模型爆破荷载、细观参数、边界条件、阻尼形式的处理,在颗粒流程序中可以得到能够模拟爆破的数值计算模型,实现了颗粒流程序模拟在岩体爆破数值模拟中的应用,建立了完整岩体爆破模型,结果表明:爆破过程经历了地表隆起、裂隙扩展和岩块抛掷三个过程验证了PFC2D模拟岩体爆破的可行性。4.运用颗粒流软件PFC2D建立了节理岩体模型,施加爆破荷载,得到在节理存在时,节理对岩体爆破破坏... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

技术路线图

图 2-1 颗粒流程序计算流程1.2 基本假设PFC 在解决动态变形等问题的过程中，需要满足平衡方程、边界条件以方程（朱小军，2014），所以为了计算简便对颗粒和接触作了如下假设（Itas14；周健，2000）：（1）在 PFC2D 中，组成模型的颗粒可以看成无厚度的圆盘状，而且为刚性体。（2）因为单元间是柔性接触方式，这使得单元间存在部分重叠，接触小决定了重叠量的多少（计时鸣，2014）。（3）单元接触处有特有的连接强度。（4）颗粒和颗粒、颗粒和墙体之间的接触形式可视为点接触。

= + ( ) （= + ( )其中： 、 、 为主惯性矩； 、 、 为角加速度； 、 、 力矩。4 迭代原理根据 PFC 中的基本假设，在二维问题中，颗粒是没有厚度的圆盘，在中，颗粒是圆球状颗粒，一般情况下，PFC 是用来解决不规则颗粒的所以 PFC 又可以称作简化型的离散单元法（陈永兴，2012；苏梁，）。


本文编号：3140132