均质度对脆岩压缩破坏及裂纹扩展的影响规律

为研究均质度对脆性岩石单轴压缩力学特性、破裂特征及裂纹扩展的影响规律,应用离散元UDEC软件建立了Voronoi块体集数值试件,借助FISH语言及Weibull分布函数实现了块体弹性模量及块体接触面抗拉强度的非均匀分布,开展了不同均质度系数下脆性花岗岩的单轴压缩模拟试验.结果表明:试件的抗压强度、弹性模量均随均质度系数增大而增大,而破坏前变形量则随均质度系数增大而减小,并都趋于稳定;试件宏观破裂形态呈X形共轭斜面剪破坏,细观破坏类型包括晶粒间及晶粒内部的拉、剪破坏;应力峰值前试件以拉破坏裂纹扩展为主,峰值后以剪破坏裂纹扩展为主;均质度系数越小,裂纹扩展及分布越分散,裂纹累计长度也越小,但在轴向应变小于0.2%时,拉破坏裂纹长度与均质度系数变化成反比,说明非均质程度较高的试件在压缩初期已开始出现拉破坏裂纹的扩展;此外,均质度系数为6.0的试件与均质试件的力学特性及裂纹扩展已较为接近,故在采用Weibull分布来描述岩石的非均质性时,均质度系数的取值不应过大.

单元尺寸自密实混凝土抗压强度Weibull分布研究

为了研究骨料组成对自密实混凝土抗压强度Weibull分布的影响,对自密实混凝土的砂子和碎石进行粒径筛选,并通过人工控制材料的均匀程度,浇筑了大量具有不同粒径特征的试件。根据500个试件的单轴抗压强度数据,利用数理统计方法得出Weibull分布中的均质度系数,随后将该系数赋值到数值软件中进行建模分析。通过物理试验发现:随着粒径增加,抗压强度呈先降低后上升的趋势;均质度系数的取值范围为4.67~7.99。数值模拟结果显示:均质度系数越小,损伤单元数量越多,模型产生较多裂缝,破坏较为碎片化;随着均质度增大,损伤单元变少,应力集中现象减弱,局部损伤和裂缝减少。