岩石微观颗粒接触特性的试验研究.pdf

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1、第32卷第6期岩石力学与工程学报Vbl-32No．62013年6月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJune，2013岩石微观颗粒接触特性的试验研究蒋明镜，白闰平2刘静德，周雅萍(1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092)摘要：微观上，岩石是由许多大小不等的颗粒和粒间填充的胶结物构成，不同位置的胶结厚度不同。岩石的这种微观结构特征从根本上决定其宏观力学响应，从微观尺度出发采用离散元数值模

2、拟有利于探索岩石宏观力学特性的微观机制。基于这一思路，通过室内铝棒胶结模型试验，研究不同胶结厚度下胶结颗粒在压剪扭加载作用下的接触力学特性，发现胶结铝棒在不同胶结物质、不同胶结厚度下的力学响应均呈现出一定的相似性。将蒋明镜提出的岩石微观胶结模型与D．O．Potyondy和PA．Cundall提出的岩石微观接触力学模型进行对比分析发现，蒋明镜模型提出的破坏准则与岩石的实际较为符合，进一步为离散元模拟岩石奠定基础。关键词：岩石力学；岩石微观结构；离散单元法；胶结模型；胶结厚度中田分类号：Tu45文献标识码：A

3、文章编号：1000—6915(2013)06—1121—08EXPERIMENTALSTUDYoFINTER．GRANULARPARTICLESBoNDINGBEHAVIoRSFoRRoCKMICRoSTRUCTUREJIANGMingjingl，．BAIRunping'2LIUJingde，2ZHOUYaping，(1．DepartmentofGeotechnicalEngineering，Tong]iUniversity，Shanghai200092，China；2．KeyLaboratoryofGe

4、otechnicalandUndergroundEngineering，MinistryofEducation，TongfiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Fromthemicroscopicpointofview，rockscanberegardedasgranularparticleswithdifferentsizes．Thesegranularparticlesarebasicallybondedbyinter—granularcementatio

5、nwithvariousbondingthicknesses．Themicrostructurefeaturesroughlydeterminethemacroscopicmechanicalresponsesofrocks．Therefore，numericalsimulationsbasedondiscreteelementmethodcanbehelpfulforunderstandingthemicroscopicmechanismofrockmacro．mechanics．Consequentl

6、y，thecontactmechanicalcharacteristicsofinter-particlesarestudiedbycompression，shearandcontortionmodeltestsinlaboratory．Inaddition，acomparativestudyofthisbondingmodelandgrain．cementmodelofrockperformedbyD．O．PotyondyandPA．CundalliScarriedout．Thesemodeltests

7、areconductedoncement／epoxyresinbondingaluminumrods．Thetestresultsshowthatthebonds，eitheratdifferentbondthicknessesorwithdiferentbondmaterials，showsimilarmechanicalbehaviors，suggestingagoodfoundationfortheapplicabilityofdiscreteelementsimulation．Theresults

8、showthatthisbondingmodeltodescribeforrockbehaviorsismoreaccuratethangrain—cementmodelproposedbyD．O．PotyondyandPA．Cundal1．Keywords：rockmechanics；rockmicrostructure；discreteelementmethod；bondingcontactmodel；bondingthi