不同裂隙张开度下岩石材料破坏的颗粒离散元模拟

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1、第35卷第6期三峡大学学报(自然科学版)Vo1．35No．62013年12月JofChinaThreeGorgesUniv．(NaturalSciences)Dec．2O13不同裂隙张开度下岩石材料破坏的颗粒离散元模拟明华军徐小峰粱波(1．三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002；2．中国人民武装警察部队水电指挥部，北京100055)摘要：岩体结构对岩体工程灾害具有一定的控制作用，为了研究硬性结构面在岩体破坏中所起的作用，从裂隙张开度对岩石破坏过程和破坏模式的影响出发，建立不同裂隙倾角下不同张开度的颗粒离散元数值模型，进行单轴

2、压缩数值试验，结果表明：岩样的主要破坏模式既与裂隙的张开度有关，又受裂隙倾角影响；裂隙张开度较小岩样，通过裂纹迅速发展，在峰值强度时就趋于贯通；而裂隙张开度较大岩样，引起最终破坏的裂隙尖端张拉裂纹在峰值强度后才出现；且存在极限相对裂隙张开度，对岩样的受力破坏起裂隙干扰作用．关键词：裂隙张开度；颗粒离散元；裂纹扩展；细观力学；数值模拟中图分类号：TU452文献标识码：A文章编号：1672—948X(2013)06—0063—04SimulationofRockFallureMechanismofDifferentFractureAp

3、erturesUsingParticleFlowCodeMingHuajunXuXiaofengLiangBo。(1．CollegeofHydraulic&EnvironmentalEngineering，ChinaThreeGeogesUniv．，Yichang443002，China；2．HydropowerCommandPostofPeople’SArmedPoliceofChina，Beijing100055，China)AbstractThestructuresofrockmasseshavecertaincontrol

4、effectonrockmassengineeringdisasters．Inor—dertostudytheroleoftherigidstructuralplaneinthefailureofrockmass，andbasedontheeffectsofdiffer—entfractureaperturesonrockfailureprocessandfailuremode，diScreteelementrockmodelsunderdifferentfractureaperturesofdifferentjointslant

5、anglesareestablishedtoperformuniaxialcompressionnumericaltests．Theresuitsshowthatthemainfailuremodesofrocksamplesarerelatedtofractureaperturesandjointslantangles．Thecracksintherocksampleswhichhavesmallerfractureaperturesdeveloprapidlyandtendtocoalescenceinpeakstrength

6、．Buttensiondamagefromthecracktipintherocksampleswhichhavelargerfractureapertures，andleadingtoeventualdestruction，appearsafterpeakstrength．Andthereisthelimitrelativefractureaperturetointerfererockfractureprocess．Keywordsfractureapertures；paticleflowcode；crackingpropaga

7、tion；misomechanics；numericalsim一111atjOn岩体工程破坏孕育演化过程是应力调整、能量积结构面发育程度、产状及组合关系的原岩结构特征，聚、裂纹起始、扩展、成核和致灾的过程，因此，对岩石将无法真正实现对岩体灾害孕育机制的认识．破裂过程的研究是进行岩体工程灾害致灾机制研究考虑大型现场试验的困难，对裂隙岩体破坏过程的基础．不同地段具有不同的岩体结构类型，同类岩的研究主要借助于室内类岩石材料(如石膏、砂浆)模体也存在各向异性，因此，岩体结构对岩体工程灾害型试验进行l_1]．近年来，国内外许多学者在类岩石材

8、具有一定的控制作用，若忽略包括节理、裂隙、层面等料领域内取得了很多研究结果_2]，但是相同的类岩收稿日期：2013-09—15基金项目：三峡大学科学基金(KJ2012B032)；长江科学院开放研究基金资助项目(CKWV2013208／KY)通信作者