三轴压缩下裂隙岩体破坏模式及能量演化研究

为研究不同围压条件下含不同长度单裂隙岩体的裂纹扩展特征和能量演化规律,基于室内三轴压缩试验结果标定细观参数,开展了PFC^(2D)颗粒流数值模拟试验。结果表明:拉伸裂纹先于剪切裂纹产生,两者呈指数增长,裂隙长度减小和围压增大使拉伸裂纹和剪切裂纹快速增长时间滞后;最终破坏时,随裂隙长度增加,拉伸裂纹和剪切裂纹减少。应力集中于裂隙两端,裂纹周围存在应力集中现象。相同围压下,裂隙长度增加,岩样破坏时块体数减少。岩体破坏本质为能量储存、耗散与释放的过程,在加载过程中,岩体能量转化被分为4个阶段。裂隙长度增加削弱岩样储存应变能的能力,总能量减少,围压增强岩样储存应变能的能力。岩样破坏时,耗散能大于应变能,随裂隙增长,耗散能减少。

围压效应下煤岩组合体破坏与裂纹发育的细观模拟

为研究不同围压下煤岩组合体破坏和裂纹发育的特征及两者的关系,利用PFC2D对组合体进行了不同围压下的模拟研究。结果表明,随着围压的升高,组合体破坏由脆性转为延性;破坏前剪切裂纹的快速发育是脆性转延性破坏的直接原因;不同围压下煤岩组合体以煤体剪切破坏为主,破坏前剪切裂纹在张拉裂隙面附近快速扩展、发育,占据主导地位,导致了组合体的剪切破坏。