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一种岩体裂隙时效扩展的数值模拟方法及验证
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wenku|12500
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内容简介
鉴于岩体中存在大量的微缺陷，假定数值模型中每个单元均含有一条长度和倾角具有正态分布的无厚度虚拟微裂纹。通过断裂力学理论及裂隙扩展模式，判定这些微裂纹的扩展速率及模式，当微裂扩展至单元边界，则此单元破坏。这些破坏的单元相互搭接连通，则形成宏观破裂面。以改进的 Burgers 模型为例，将上述方法嵌入FLAC 数值软件，对完整岩石、单裂隙岩体及双裂隙岩体进行单轴压缩和双轴压缩蠕变数值试验。将数值模拟结果与试验结果对比，验证所提出的岩体裂隙时效扩展数值模拟方法的有效性。
结论
本文建立的数值模型中单元含有微裂纹 ( 仿真岩石中微缺陷 ) 。基于亚临界断裂力学理论及裂纹的扩展模式判别，建立了以微裂纹时效扩展致使单元破坏为基础的岩体宏观裂隙时效扩展数值模拟方法。在此基础上，开展了完整岩石试件的单轴压缩、双轴压缩及单轴拉伸蠕变和裂隙岩体试件在单轴和双轴压缩蠕变条件下的裂隙时效扩展数值模拟研究，并与室内试验成果对比分析，验证了本文数值模拟方法的可靠性。
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(2) 压缩条件下单裂隙岩体模型先在裂隙尖端起裂，进而时效扩展直至岩样边界，形成宏观的贯通裂纹。单轴压缩条件下宏观裂纹呈现出与最大压力近平行的劈裂破坏；双轴压缩条件下裂纹扩展路径有明显的剪切破坏特征，裂纹扩展的模式与室内三轴试验结果基本一致。双轴压缩条件下，双裂隙岩体模型岩桥贯通形式与室内试验结果略有不同，但符合经典的断裂理论分析。由宏观单裂隙岩体模型模拟结果可知，不同应力条件和预制裂隙倾角的试件的起裂角及裂纹扩展有较大的影响，可见应力条件和裂隙方位角对开裂隙的起裂和扩展有影响。
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共11页，编制于2017年7月。
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