不同围压下断续节理岩体破坏机制的颗粒流分析

发布时间：2018-11-04 18:55

【摘要】：在类岩石材料试验的基础上,建立颗粒流(PFC)数值模型,研究不同围压下断续节理岩体的破坏机制。对节理倾角α为25°,60°和90°的岩体,在围压σ3为0,1,4,7和10MPa下进行数值压缩试验,分析不同围压下断续节理岩体的力学响应、破坏形态、裂纹发展、能量演变过程及裂纹初始应力的变化。研究结果表明:围压显著影响岩体的变形和强度,然而节理岩体的平均弹性模量并不受围压的影响。岩体的破坏形态受到节理和围压共同控制:低围压下,节理倾角决定了岩体的破坏形态;随着围压的升高,岩体的破坏形态更多表现为形成剪切破坏面,节理的影响变小。围压抑制了裂隙尖端翼裂纹的扩展,高围压下岩体内裂纹分布更均匀,岩体破坏需产生更多的裂纹。随着围压的升高,岩体内各类能量的总和及比例将产生变化。裂纹初始应力随着围压的增加而单调递增并为非线性关系。
[Abstract]:Based on the experimental results of rock-like materials, a (PFC) numerical model of granular flow is established to study the failure mechanism of intermittent jointed rock mass under different confining pressures. Numerical compression tests were carried out on rock mass with joint dip angle 伪 = 25 掳, 60 掳and 90 掳under confining pressure 蟽 3 = 0 ~ 1 ~ 4 ~ (7) and 10MPa. The mechanical response, failure form and crack development of intermittent jointed rock mass under different confining pressures were analyzed. The process of energy evolution and the change of initial stress of crack. The results show that confining pressure significantly affects the deformation and strength of rock mass, but the mean elastic modulus of jointed rock mass is not affected by confining pressure. The failure form of rock mass is controlled by joint and confining pressure: under low confining pressure, joint inclination angle determines the failure form of rock mass, and with the increase of confining pressure, the failure form of rock mass is more likely to form shear failure surface, and the influence of joint becomes smaller. Confining pressure inhibits the crack propagation at the crack tip, and the crack distribution in rock is more uniform under high confining pressure, and more cracks should be produced in rock mass failure. With the increase of confining pressure, the sum and proportion of all kinds of energy in rock body will change. The initial stress of crack increases monotonously with the increase of confining pressure and is nonlinear.
【作者单位】： 中南大学资源与安全工程学院;湖南省煤炭科学研究所;
【基金】：国家科技部科研院所专项基金资助项目(2011EG122210) 湖南省自然科学基金资助项目(11JJ3051) 湖南省教育厅资助科研项目(13C307) 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助项目(WS2013A07) 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目(201005)~~
【分类号】：TU452

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2310839