受動靜載荷作用刀具破巖斷裂力學分析及數(shù)值模擬.pdf

1、機械巖石破碎工程在礦山開采、地鐵修建、隧道施工等工程領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，在各類工程實踐中，廣泛采用機具來破碎巖石，但由于機具破巖機理的復雜性，特別是復雜應力條件下巖石的破壞機理問題，是廣大巖石力學與破碎工程工作者必須研究的課題。由于巖石內(nèi)部存在大量的節(jié)理和裂隙，它們的存在大大地改變了巖體的力學性質(zhì)，直接影響著巖石的破裂過程及破碎效能。本文結(jié)合國家自然科學基金(編號:50974059)，基于裂隙巖石受單一靜載、動載及動靜組合

2、載荷破巖進行理論分析和數(shù)值試驗研究。
　　在總結(jié)分析單一靜態(tài)和動態(tài)破巖特征的基礎(chǔ)上，建立了單一裂紋在動靜組合荷載作用下的力學模型，應用斷裂力學對含預制裂紋巖石在單一靜載、動載及動靜組合載荷作用下的力學響應進行了分析，得到動靜組合條件下裂紋尖端的應力強度因子以及含預制裂紋巖石的斷裂判據(jù)。
　　分析了加載方式、刀頭尺度、刀頭形狀對破巖的影響。針對三種不同的加載方式，靜載破巖時刀具對巖石的破壞范圍比沖擊載荷要廣很多，動靜組合載荷破

3、巖時面積比單一的靜載或動載都要大;不同長度刀具產(chǎn)生的破碎效果不同，當?shù)毒叩拈L度為裂紋長度的一半時破碎體積最大，破巖效果最好;得到集中力刀頭、圓錐刀頭、球形刀頭在單一靜載條件下巖石的破碎特點。
　　采用FLAC3D對含預制裂紋巖石在單一靜載、動載及動靜組合載荷作用下巖石破碎過程進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明:靜載下含預制裂紋的巖石與完整巖塊相比，破壞過程極其相似，但其臨界強度大大降低。受載巖石的預制裂紋的端部易引起應力集中，裂紋呈翼型擴展