砂岩拉剪强度和破裂特征试验研究及数值模拟

作     者：岑夺丰 刘超 黄达 CEN Duofeng;LIU Chao;HUANG Da

作者机构：河北工业大学土木与交通学院天津300401 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41807279,41972297) 河北省自然科学基金资助项目(E2019202336) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第7期

页      码：1333-1342页

摘      要：岩石高边坡和地下工程开挖等易诱发岩体拉剪破坏灾害。设计一种可在伺服控制压剪试验机上使用的岩石拉剪装置,该装置可保证荷载和位移控制精度,利用其开展砂岩单轴拉伸、拉剪和压剪试验。砂岩拉剪强度包络呈非线性,在全法向应力区的强度包络可用Hoek-Brown准则描述。针对常规PFC平行黏结Mohr-Coulomb强度准则无法有效模拟岩石非线性强度包络,基于砂岩试验结果建立平行黏结Hoek-Brown强度准则并通过简单转换方法编入PFC程序,方便有效地模拟砂岩拉剪强度和破裂特征及细观力学机制。拉剪情况下破裂面裂纹相对较细,更具张性,而压剪情况下微裂纹数量相对较多,损伤更强烈。随着法向应力sn增加,破裂面张性减弱而剪性增强,但因剪切膨胀原因,较小法向应力的压剪情况下破裂面仍以拉剪裂纹为主。根据数值模拟结果,可将拉剪和压剪应力状态下岩石的损伤演化过程大致分为弹性变形、稳定破裂发展、不稳定破裂发展和整体破裂4个阶段。sn较大时弹性变形阶段和不稳定破裂发展阶段相对较长,峰前塑性变形较多,拉剪情况下更具弹脆性。

主 题 词：岩石力学 拉剪强度 强度准则 岩石破裂 颗粒流模拟 

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0708[理学-地球物理学类] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0816[工学-纺织类] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13722/j.cnki.jrme.2019.1093

馆 藏 号：203944254...