岩石爆破中塑性压剪损伤的数值模拟

为计算爆破导致的塑性压剪损伤,基于岩石微元强度分布的随机性,采用连续介质力学与损伤力学理论,建立一种岩石损伤软化统计本构模型,并将此模型合理地嵌入到大型有限元软件LS-DYNA中,对无限岩体中的球形和柱形药包爆破压剪损伤问题进行了数值模拟,获得了不同围压下的应力-应变关系数据和不同时刻损伤分布的资料。该模型本构参数少,能够较好地反映出介质的损伤与软化等特征。

岩体的压剪损伤机理及其在岩爆分析中的应用

本文探讨了压剪裂纹的启裂和扩展准则，对前人的经验性判据进行了理论分析，在此基础上建立了考虑裂纹闭合效应和裂纹相互作用的岩体压剪细观损伤力学模型。根据压剪损伤模型，发现岩爆是在洞室开挖过程中（或开挖完毕后）围岩发生应力调整（切向应力增加、径向应力减小）而诱发岩体中的预存裂纹发生摩擦滑移、界面扩展、裂纹扭折以至裂纹相互连接而导致围岩发生宏观脆性断裂的产物。数值模拟结果表明：本文建立的压剪损伤模型的计算结果与实验结果具有良好的一致性，并且裂纹闭合应力对岩体的应力－应变关系具有明显的影响，表现为损伤应变随裂纹闭合应力的增加而增加，尤其是侧向应变更加显著。

基于DP系列准则的岩石压剪损伤建模和仿真

为预测岩石压剪损伤特征,引入工程评估岩石压剪特性常用的DP屈服准则。将基于DP屈服准则的岩石压剪损伤本构模型嵌入有限元软件LS-DYNA中,模拟计算无限岩体中炸药爆破引起的岩石压剪损伤,并对比分析基于不同DP屈服准则的岩石压剪损伤特征。仿真结果表明,基于不同DP系列准则模拟爆破作用下岩石压剪损伤范围,DP_(1)屈服准则会高估岩石屈服强度,得到的压剪损伤范围明显偏小,不利于施工安全性评估。