巖石三維表面裂隙擴展機理及數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖體中原生裂隙的起裂、擴展、貫通以及巖體的破壞一直為工程地質(zhì)界、巖石力學界和相關(guān)工程界所重視。但由于巖石三維裂隙的擴展理論不夠完善，且試驗時，即使是觀察巖石三維表面裂隙的擴展也有困難，主要表現(xiàn)在翼裂紋的擴展很微弱，不易觀察其擴展的起始時間、擴展長度、擴展狀況等，內(nèi)部擴展狀況更難獲得。由于理論及試驗的局限性，致使該研究未取得突破性進展。因此，有必要借助數(shù)值模擬并對照試驗現(xiàn)象對該問題進行研究。
　　論文采用數(shù)值模擬對比試驗現(xiàn)象進行研究

2、，模擬了含45°表面裂隙的巖石試件在單軸壓縮條件下的裂隙擴展過程。具體方法如下：
　　1、將巖體裂隙擴展看成是構(gòu)成材料單元損傷累積的過程；
　　2、數(shù)值計算中，基于快速拉格朗日方法，利用FLAC-3D中的Fish語言編制考慮材料單元參數(shù)軟化模型的數(shù)值計算程序；
　　3、以Mohr-Coulomb模型中單元發(fā)生破壞為判斷依據(jù)（即單元達到塑性），當單元發(fā)生塑性流動時，對屈服單元參數(shù)進行修正，如粘聚力、摩擦角、膨脹角和張拉強

3、度等。當材料單元產(chǎn)生拉破壞時，直接將該單元參數(shù)重新賦一個很小的值；若材料單元出現(xiàn)剪破壞時，則將單元參數(shù)乘以一個殘余強度系數(shù)，模擬破壞過程中單元的殘余強度和破裂面的摩擦效應；
　　4、對照試驗結(jié)果及單元的應力狀態(tài)及時修正破壞單元的參數(shù)賦值。
　　本文在二維巖石破裂過程分析研究的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法對預制三維表面裂隙的巖石試件裂隙擴展過程進行了分析，研究了單軸壓縮荷載作用下巖石介質(zhì)中三維表面裂隙的萌生和擴展的機理，進一步揭