多裂隙巖體的破壞機(jī)理試驗(yàn)及數(shù)值分析研究.pdf

1、多裂隙巖體的破壞機(jī)理與裂隙擴(kuò)展機(jī)制是巖土工程領(lǐng)域重要的研究課題，許多巖土工程的破壞失穩(wěn)都與巖體中裂隙在受到外力作用下擴(kuò)展貫通及相互作用有關(guān)，但目前的研究工作還有諸多不足之處。因此，研究多裂隙巖體的破壞機(jī)制一直是巖體斷裂力學(xué)的熱門課題。以往的工作為了簡化研究難度，大都采用假設(shè)或者利用平面代替三維的方法，但是現(xiàn)實(shí)中的裂隙巖體都為三維的，所以至今多裂隙巖體的三維問題沒有得到很好的解決。有鑒于此，多裂隙巖體的斷裂機(jī)制和破壞機(jī)理的研究具有十分重要

2、的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 由于在真實(shí)巖石內(nèi)部尚無法制作多裂隙試件進(jìn)行裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)，因此研究多裂隙巖體破壞機(jī)理需要采用試驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法。試驗(yàn)驗(yàn)證方面，根據(jù)相似材料原理，采用巖石的相似材料制備多裂隙巖體試件。同時由相似材料制備的試件具有與巖石相似的力學(xué)特性，脆性巖石的一個顯著特點(diǎn)需要較高的拉壓比，因此制備的內(nèi)置多裂隙試件盡量符合脆性材料的主要特征。本文采用的類巖石脆性材料由樹脂與固化劑及促進(jìn)劑組成，調(diào)配出的高脆性材料常

3、溫下拉壓比就能達(dá)到1/5以上。與前人的同類脆性材料相比，脆性顯著提高。為了全程觀察到多裂隙巖體試件裂紋擴(kuò)展的過程，配制出的材料需要具有良好的透明度。
　　 研究了透明脆性材料在單軸和雙軸加載試驗(yàn)下三維裂隙萌生，擴(kuò)展與貫通的過程，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變特征曲線，多裂隙巖體的破壞過程分為四個階段，試驗(yàn)結(jié)果表明，與二維裂紋擴(kuò)展相比，三維裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象更加復(fù)雜，與單軸條件下裂紋擴(kuò)展相比，雙軸條件下的裂紋擴(kuò)展更加復(fù)雜。
　　 數(shù)值模擬方面，首

4、先介紹了數(shù)值分析軟件FLAC3D的基本原理，彈脆性損傷模型及演化方程等相關(guān)知識，利用FISH語言自行開發(fā)程序，模擬了內(nèi)置三維多裂隙試件裂紋萌生，擴(kuò)展，貫通及破壞過程。分析了在單軸壓縮和雙軸壓縮模擬條件下不同裂隙數(shù)量和裂隙錯距試件的起裂和貫通時對應(yīng)的應(yīng)力，時間及各類試件強(qiáng)度比較。利用試驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬方法研究三維裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過程基本揭示了多裂隙巖體的破壞機(jī)理，加深了巖體工程領(lǐng)域?qū)Χ嗔严稁r體失穩(wěn)的認(rèn)識，對以后深入此類問題的研究提供了相