不同围压下岩石抗压强度与变形参数尺寸效应的数值模拟

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1、2016年9月，第22卷，第3期，580-588页高校地质学报Sep2016，Vol.22，No.3，pp.580-588GeologicalJournalofChinaUniversitiesDOI:10.16108/j.issn1006-7493.2016066不同围压下岩石抗压强度与变形参数尺寸效应的数值模拟唐伟，赵晓豹*，雷继辕，袁彬，刘汉文南京大学-华东有色地勘局地下空间与地质环境研究所，南京210023摘要：岩石抗压强度和变形参数是岩石工程设计的重要指标。由于岩石是典型的非均质材料，其强度和变形特性随样品尺寸的变化而不同。本文采用PFC2

2、D程序模拟了不同围压下不同尺寸岩样的压缩试验。结果表明（1）岩样具有明显的尺寸效应。同一围压下，尺寸越大，岩石强度、峰值应变和压缩模量越小，尺寸的变化对岩样的破坏模式影响较小；（2）岩样具有明显的围压效应。同一尺寸的岩样，随着围压的增大，岩石强度、峰值应变和压缩模量均增加，其中强度和峰值应变随围压的增加呈线性增加。同时，随着围压的增大，岩石破裂模式由轴向劈裂破坏向剪切破坏变化；（3）围压的存在会影响岩样的尺寸效应。不同尺寸岩样的强度和峰值应变在相同围压区间内的增量基本相同，同时随着围压的增大，其强度和峰值应变增加，进而使岩石强度和峰值应变的尺寸效应弱

3、化；而不同尺寸岩样的压缩模量在相同围压区间内的增长率大致相同，因而造成围压对压缩模量尺寸效应的影响较小。关键词：岩石；压缩强度；变形参数；尺寸效应；围压中图分类号：TU456文献标识码：A文章编号：1006-7493（2016）03-0580-09NumericalSimulationontheSizeEffectofCompressiveStrengthandDeformationParametersofRockMaterialsUnderDifferentConfiningPressuresTANGWei,ZHAOXiaobao*,LEIJiyu

4、an,YuanBin,LIUHanwenNJU-ECEInstituteforUndergroundandGeo-environment,Nanjing210023,ChinaAbstract:Thecompressivestrengthanddeformationparametersofrockmaterialsareimportantindicesofrockengineering.Becausearockisatypicalheterogeneousmaterial,itsstrengthanddeformationparametersvary

5、withsamplesizes.Inthispaper,thesizeeffectsofrockmaterialsunderdifferentconfiningpressureswerenumericallystudiedusingPFC2Dcode.Thesimulationresultsindicatethat(1)rockstrength,peakstrainandcompressivemodulusdecreasewithincreasingspecimensizes,whereasthechangeofspecimensizehaslitt

6、leeffectonthefailuremodeoftheserockspecimens.(2)rockstrength,peakstrainandcompressivemodulusincreasewiththeconfiningpressures.Amongthem,therockstrengthandpeakstrainhavelinearrelationswiththeconfiningpressures.Inaddition,thefailureofrockspecimensgraduallychangesfromthesplittingm

7、odeintoshearfailuremodewiththeincreaseinconfiningpressures.(3)theincrementsofrockstrengthandpeakstrainfordifferentsizespecimensatthesameconfiningpressurerangeareapproximatelythesame.Meanwhile,thesetwoparametersincreasewithconfiningpressures.Therefore,thesizeeffectoftherockstren

8、gthandpeakstrainathighconfiningpressurebecomesweak.Ina