巖石三維內(nèi)部裂隙擴(kuò)展過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖石三維裂隙的發(fā)育過程與擴(kuò)展機(jī)制是巖體工程領(lǐng)域重要的研究課題，許多巖體工程的失穩(wěn)和破壞都和巖石裂隙擴(kuò)展有關(guān)，但目前該研究還沒有取得突破性進(jìn)展。由于用真實巖石尚無法制作試件進(jìn)行三維裂隙擴(kuò)展試驗，這說明通過試驗獲得三維裂隙擴(kuò)展規(guī)律較為困難，因此，有必要借助數(shù)值模擬對該問題進(jìn)行研究。
　　本文首先介紹了幾種經(jīng)典的斷裂理論、裂隙受力與分類情況以及數(shù)值模擬軟件的基本知識。在此基礎(chǔ)上，先后進(jìn)行了單軸壓縮荷載作用下三維內(nèi)置單裂隙與雙裂隙擴(kuò)展過程

2、的數(shù)值模擬，獲得了裂隙擴(kuò)展過程中各階段裂隙周邊塑性區(qū)變化、最大拉應(yīng)力變化、最小壓應(yīng)力變化以及剪應(yīng)力變化的圖像與數(shù)據(jù)。通過對各階段圖像與數(shù)據(jù)的分析得到了裂隙初裂強度、自相似擴(kuò)展長度、翼裂紋擴(kuò)展長度以及裂隙擴(kuò)展的一般規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明：自相似擴(kuò)展早于翼裂紋的擴(kuò)展；翼裂紋的擴(kuò)展最終導(dǎo)致了試件的破壞；在雙裂隙擴(kuò)展試驗的模擬中，當(dāng)巖橋長度等于4倍的裂隙半徑時，雙裂隙的擴(kuò)展導(dǎo)致了巖橋的貫通，但巖橋區(qū)域裂紋的擴(kuò)展始終不劇烈。雙裂隙擴(kuò)展規(guī)律與單裂隙