三轴压缩情况下岩石变形特征的滑移型裂纹模拟

根据滑移型裂纹模型,基于裂纹扩展过程中的能量平衡原理,建立了三轴压缩情况下岩石材料的变形模型,并模拟了围压为20,50,80 MPa时花岗岩的变形特征。研究结果表明,模拟结果与实验结果符合得比较好,为通过裂纹模型定量研究岩石材料在三轴压缩情况下的变形特征提供了一种可行方法。

滑移型裂纹模型在研究岩石动态单轴抗压强度中的应用

基于滑移型裂纹模型 ,研究了花岗岩在应变速率为 10 -4 ～ 10 0 s-1的单轴抗压强度与应变速率的关系。结果表明 ,花岗岩的抗压强度随应变速率的增加而增加 ,模型结果与实验结果吻合较好。在动荷载作用下 ,裂纹的扩展速率和岩石断裂韧度的率相关特性 。

花岗岩在单轴冲击压缩荷载下的动态断裂分析

利用脉冲整形器改进后的分离式Hopkinson压杆(SHPB)系统,对新加坡Bukit Timah地区的花岗岩圆柱形试样进行了高应变率下的单轴压缩实验。实验结果发现:随着应变率的增加,不仅花岗岩材料的抗压强度增大,而且以轴向拉伸劈裂为主要破坏形式的破碎程度也有所提高,表现为碎块的尺寸减小和数量增加。针对上述花岗岩的动态特性,采用多裂纹相互作用的动态滑移型裂纹模型定量的分析了不同应变率下,材料的微裂纹的初始长度、角度、初始裂纹间距以及裂纹面的摩擦系数等微裂纹特征对材料动态强度及破碎的影响,将岩石类材料的宏观动力学特性与其细观微结构联系起来,合理地解释了花岗岩的动态强度及破碎程度的应变率相关性。

不同应变速率下非贯通裂隙介质的单轴抗压强度分析

采用滑移型裂纹模型模拟分支裂纹扩展,并采用裂纹密度的方法考虑多裂隙的相互作用,对不同应变速率下含不同裂隙空间位置、不同裂隙数目的非贯通裂隙模型试样强度变化规律进行了分析。研究结果表明:采用滑移型裂纹模型可以较好地模拟裂隙试样产生拉伸及拉剪复合型贯通破坏的强度,但不能反映裂隙试样出现剪切型贯通的强度;不同应变速率荷载作用下含多条裂隙试样的强度特性并不与试样内预存的裂隙总数有关,而与引起试样破坏的贯通裂隙数目(即控制性裂纹数目)有关;在中低加载速率条件下(应变速率为1.7×10-5～1.7×10-1 s-1),通过提高试样断裂韧度即可很好模拟裂隙试样的强度随加载速率的变化。