巖石三維內(nèi)部裂隙擴展過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖石三維裂隙的發(fā)育過程與擴展機制是巖體工程領域重要的研究課題，許多巖體工程的失穩(wěn)和破壞都和巖石裂隙擴展有關，但目前該研究還沒有取得突破性進展。由于用真實巖石尚無法制作試件進行三維裂隙擴展試驗，這說明通過試驗獲得三維裂隙擴展規(guī)律較為困難，因此，有必要借助數(shù)值模擬對該問題進行研究。
　　本文首先介紹了幾種經(jīng)典的斷裂理論、裂隙受力與分類情況以及數(shù)值模擬軟件的基本知識。在此基礎上，先后進行了單軸壓縮荷載作用下三維內(nèi)置單裂隙與雙裂隙擴展過程

2、的數(shù)值模擬，獲得了裂隙擴展過程中各階段裂隙周邊塑性區(qū)變化、最大拉應力變化、最小壓應力變化以及剪應力變化的圖像與數(shù)據(jù)。通過對各階段圖像與數(shù)據(jù)的分析得到了裂隙初裂強度、自相似擴展長度、翼裂紋擴展長度以及裂隙擴展的一般規(guī)律。數(shù)值模擬結果表明：自相似擴展早于翼裂紋的擴展；翼裂紋的擴展最終導致了試件的破壞；在雙裂隙擴展試驗的模擬中，當巖橋長度等于4倍的裂隙半徑時，雙裂隙的擴展導致了巖橋的貫通，但巖橋區(qū)域裂紋的擴展始終不劇烈。雙裂隙擴展規(guī)律與單裂隙