硬巖破裂過程的數(shù)值模擬與能量演化研究.pdf

1、在大型水利水電地下工程，尤其在高地應(yīng)力條件下地下工程的建設(shè)中經(jīng)常會發(fā)生如巖體局部膨脹坍塌、巖塊彈射、劈裂以及呈層剝落等地質(zhì)災(zāi)害，給圍巖穩(wěn)定性和人員設(shè)備安全帶來嚴重威脅。上述巖石破壞現(xiàn)象均屬于巖石破裂的宏觀表現(xiàn)，因此，巖石破壞過程的準確預(yù)測對工程的科學(xué)設(shè)計與安全施工具有重要意義，而細觀數(shù)值模擬已成為人們充分認識深部巖體變形破裂過程的有力工具。
　　 本文圍繞巖石破裂過程中裂紋和能量的時空分布及破壞強度的分析開展相關(guān)研究。基于連續(xù)介

2、質(zhì)快速拉格朗日差分軟件FLAC3D進行二次開發(fā)，在提出一種考慮彈性模量劣化的CWFS(cohesionweakeningandfrictionalstrengthening)本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合局部能量釋放率(LERR)和彈性釋放能(ERE)等能量指標，實現(xiàn)深部硬巖壓縮破壞過程中破裂過程和能量演化過程的細觀模擬。將上述方法用于硬巖二維壓縮破壞和真三軸壓縮破壞過程中裂紋發(fā)育過程和能量演化過程的細觀模擬。結(jié)果表明，模擬結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻

3、合，表明了本文方法的可行性，為巖石破裂過程的數(shù)值模擬提供了一種新方法。此外，二維壓縮試驗的數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著均質(zhì)度的升高，巖樣的單軸抗壓強度不斷增大，并且?guī)r樣由延性破壞轉(zhuǎn)變成脆性破壞；巖石裂紋和能量釋放率的空間分布由分散變?yōu)榧?，且裂紋的數(shù)量由多變少；從開始破壞到最終破壞所經(jīng)歷的加載步由多變少；巖石破壞范圍由大變小，破壞時加載步釋放的能量由少變多，說明隨著均質(zhì)度的升高，巖石的破壞強度呈現(xiàn)由弱到強的變化規(guī)律。而真三軸壓縮試驗的數(shù)值模擬