為研究均質(zhì)度對(duì)脆性巖石單軸壓縮力學(xué)特性、破裂特征及裂紋擴(kuò)展的影響規(guī)律,應(yīng)用離散元UDEC軟件建立了Voronoi塊體集數(shù)值試件,借助FISH語(yǔ)言及Weibull分布函數(shù)實(shí)現(xiàn)了塊體彈性模量及塊體接觸面抗拉強(qiáng)度的非均勻分布,開(kāi)展了不同均質(zhì)度系數(shù)下脆性花崗巖的單軸壓縮模擬試驗(yàn).結(jié)果表明:試件的抗壓強(qiáng)度、彈性模量均隨均質(zhì)度系數(shù)增大而增大,而破壞前變形量則隨均質(zhì)度系數(shù)增大而減小,并都趨于穩(wěn)定;試件宏觀破裂形態(tài)呈X形共軛斜面剪破壞,細(xì)觀破壞類(lèi)型包括晶粒間及晶粒內(nèi)部的拉、剪破壞;應(yīng)力峰值前試件以拉破壞裂紋擴(kuò)展為主,峰值后以剪破壞裂紋擴(kuò)展為主;均質(zhì)度系數(shù)越小,裂紋擴(kuò)展及分布越分散,裂紋累計(jì)長(zhǎng)度也越小,但在軸向應(yīng)變小于0.2%時(shí),拉破壞裂紋長(zhǎng)度與均質(zhì)度系數(shù)變化成反比,說(shuō)明非均質(zhì)程度較高的試件在壓縮初期已開(kāi)始出現(xiàn)拉破壞裂紋的擴(kuò)展;此外,均質(zhì)度系數(shù)為6.0的試件與均質(zhì)試件的力學(xué)特性及裂紋擴(kuò)展已較為接近,故在采用Weibull分布來(lái)描述巖石的非均質(zhì)性時(shí),均質(zhì)度系數(shù)的取值不應(yīng)過(guò)大.

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【部分圖文】：

圖1塊體模型及接觸參數(shù)[21]

通用離散元軟件UDEC(UniversalDistinctElementCode）常用來(lái)模擬非連續(xù)介質(zhì)材料的受力變形及破壞特征，尤其適合模擬含缺陷（節(jié)理、裂隙）巖石或非連續(xù)塊體群巖體模型在靜、動(dòng)力荷載條件下的力學(xué)響應(yīng)．UDEC中塊體間的接觸破壞原理見(jiàn)圖1（塊體接觸參數(shù)）和圖....

圖2離散塊體接觸本構(gòu)模型[21]

模型塊體之間遵循庫(kù)侖摩擦定律，接觸面之間存在著一個(gè)極限抗拉強(qiáng)度值，當(dāng)接觸面上的拉應(yīng)力超過(guò)該值時(shí)，接觸面發(fā)生拉破壞；當(dāng)塊體接觸面上的剪應(yīng)力超過(guò)它的剪切強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)剪破壞．1.2Voronoi多邊形塊體群數(shù)值模型

圖3Voronoi塊體群數(shù)值試件[21]

Voronoi是UDEC軟件里對(duì)完整模型塊體進(jìn)行細(xì)化分割的一種邏輯方法，應(yīng)用該方法可將完整的模型區(qū)域劃分成由不規(guī)則多邊形組成的顆粒集合，進(jìn)而來(lái)模擬真實(shí)巖石中所包含的礦物顆粒形狀．本文所構(gòu)建的數(shù)值試件尺寸為寬50mm、高100mm、Voronoi塊體群的平均邊長(zhǎng)為2mm（塊體平....

圖4不同均質(zhì)度系數(shù)下巖石彈性模量的Weibull分布密度

式（1）可反映組成巖石細(xì)觀顆粒的強(qiáng)度隨均質(zhì)度系數(shù)m變化的分布規(guī)律．m較小時(shí)，礦物顆粒單元的力學(xué)性質(zhì)分布較離散，非均勻程度較高；m較大時(shí)，礦物顆粒的力學(xué)性質(zhì)分布較為集中，表明巖石材料的力學(xué)性質(zhì)分布較為集中，均勻程度較好．應(yīng)用Matlab對(duì)式（1）繪圖，得到不同均質(zhì)度系數(shù)條件下巖石細(xì)....

本文編號(hào)：3998026