单裂隙岩石-混凝土组合体断裂特征颗粒流模拟

为了研究不同长度及倾角的裂隙对岩石-混凝土组合体强度和破坏模式的影响,基于颗粒流模拟软件(PFC),通过对比预置裂隙试样的室内试验结果,选取最接近室内试验结果的一组数据标定细观参数,由此对含预置裂隙的岩石-混凝土组合体数值模型进行单轴压缩试验。结果表明:单裂隙岩石-混凝土组合体的承载能力和弹性模量随裂隙倾角的增大整体呈增大趋势,建立了不同裂隙长度和裂隙倾角的增量函数;裂隙长度对岩石-混凝土组合体力学特性的影响显著;岩石界面的应力状态和混凝土界面附近的约束效应决定裂纹能否扩展通过界面,根据裂纹的分布情况,分析发现裂纹萌生与扩展的根本原因是应力场的变化和转移,破坏过程中岩石-混凝土组合体的破坏模式由拉伸破坏逐渐转变成宏观剪切破坏,揭示了单裂隙岩石-混凝土组合体单轴压缩的损伤演化规律。

矩形节理界面对花岗岩—混凝土组合体轴压细观力学行为影响

岩体表面施工时会形成可观的随机不规则节理界面,而界面又是影响岩石—混凝土组合体稳定的关键。基于水平光滑界面的花岗岩—混凝土组合体材料单轴压缩试验,采用颗粒离散元程序PFC2D进行建模与参数标定,考虑不同节理倾角与高宽比的矩形节理界面,利用正交设计方法,开展不规则矩形节理对花岗岩—混凝土组合体轴压力学行为的细观模拟研究。结果表明:随着节理倾角的增加,组合体峰值应力与弹性模量呈现出“V”字的变化趋势,节理倾角的增加对应力—应变曲线有着显著的影响,而角度一定时高宽比的增加会改变同角度时的峰值应力与应变;节理倾角的增加会改变裂隙的数量与分布区域,组合体的最终破坏模式也随着倾角的改变从压缩破坏逐渐转变为剪切滑移破坏,且贯通主裂隙集中在矩形节理的角点处,沿角点处向外扩展导致模型的最终破坏;建立了考虑高宽比、节理倾角的本构方程。