岩石化学风化时效效应的离散元模拟

发布时间：2018-04-19 19:45

  本文选题：岩石 + 化学风化　； 参考：《岩土力学》2014年12期

【摘要】：微观上,岩石由晶粒和晶粒之间的联接组成。在岩石的风化过程中,晶粒之间的联接会被削弱,导致岩石微观缺陷的发展,从而表现为显著的时效效应。在已有胶结模型的基础上,将岩石的化学风化过程等效为颗粒之间胶结物质不断溶蚀进而影响颗粒之间胶结强度和刚度的过程,基于此建立了考虑化学风化的微观接触模型。随后将模型植入离散元软件,运用离散元方法(DEM),模拟和对比分析了室内腐蚀试验与DEM模拟化学风化试验,结果表明:该模型可以反映岩石强度的化学风化时效效应,即随着反应时间增加,强度减小;可以反映单轴压缩试验中裂隙压密阶段以后变形的时效效应,即随着反应时间的增加,弹性模量、破坏时应变减小;粒间胶结的破坏,即微观缺陷的发育,是导致岩石化学风化时效效应的微观原因。同时DEM模拟风化与加载耦合的试验现象表明,施工过程中的施工速度会影响岩石的强度,施工应该选择合适的速率。
[Abstract]:Microscopically, the rock consists of a connection between the grain and the grain. In the process of weathering of rock, the connection between grains will be weakened, which will lead to the development of microscopic defects of rock, thus showing a significant aging effect. On the basis of existing cementation models, the chemical weathering process of rock is equivalent to the process of continuous dissolution of cemented matter between particles, which affects the strength and stiffness of cementation between particles. Based on this, a microscopic contact model considering chemical weathering is established. Then the model was implanted into discrete element software, and the indoor corrosion test and DEM simulated chemical weathering test were simulated and compared by using the discrete element method. The results showed that the model could reflect the chemical weathering aging effect of rock strength. That is, with the increase of reaction time, the strength decreases, which can reflect the aging effect after the crack compaction stage in uniaxial compression test, that is, with the increase of reaction time, the elastic modulus decreases and the strain decreases when the fracture occurs. The development of microcosmic defects is the microcosmic cause of the aging effect of chemical weathering of rock. At the same time DEM simulates the coupling of weathering and loading which shows that the construction speed in the construction process will affect the strength of the rock and the appropriate rate should be selected for the construction.
【作者单位】： 同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;
【基金】：国家杰出青年科学基金资助项目(No.51025932) 国家重点基础科学研究发展计划(973)项目(No.2011CB013504)
【分类号】：TU45

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1774460