本文選題：中主應力效應　切入點：顆粒離散元　出處：《中國科學:技術科學》2017年03期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：利用顆粒離散元法分析了中主應力對巖石在真三軸條件下峰值應力、微裂紋數(shù)目變化、顆粒摩擦耗散能、破壞方式、微裂紋分布的影響.數(shù)值模擬再現(xiàn)了隨中主應力增大,巖石材料強度先增大后減小的變化規(guī)律.細觀層面,中主應力增大使得微裂紋在加載平面上投影由均勻變得不均勻.中主應力比b大于0.5,巖樣在屈服階段產(chǎn)生微裂紋顯著增多,顆粒摩擦耗能增大非常明顯.中主應力一方面抑制了法向沿中主應力方向(或存在該方向分量)的微裂紋的擴展,這將導致巖樣強度的增加.另一方面,法向沿小主應力(或存在該方向分量)的微裂紋的擴展得到了促進,這導致巖樣強度的減小.這種對不同方向微裂紋擴展的抑制或者促進作用導致巖樣宏觀強度呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律.基于Weibull統(tǒng)計理論,建立了能反映巖石強度中主應力效應的概率統(tǒng)計強度模型.采用剪應力來表示計算強度,推導出一個新的能反映中主應力和材料不均勻性綜合影響的強度準則.該準則可以視為Mohr-Coulomb準則的修正,當材料絕對均勻時該準則可以退化為Mohr-Coulomb準則.通過和真三軸壓縮試驗結果、數(shù)值模擬結果以及常用強度準則對比發(fā)現(xiàn)本文強度準則能很好地反映中主應力對巖石強度的影響規(guī)律.
[Abstract]:The effects of the medium principal stress on the peak stress, the number of microcracks, the energy dissipation of particles, the mode of failure and the distribution of microcracks in rock under true triaxial conditions are analyzed by means of particle discrete element method. The variation of the strength of rock materials increases first and then decreases. In meso-plane, the increase of meso-principal stress makes the projection of microcracks on the loading plane from uniform to non-uniform. The ratio of medium principal stress b is greater than 0.5, and the microcracks of rock samples increase significantly in the yield stage. The increase of friction energy consumption of particles is very obvious. On the one hand, the medium principal stress inhibits the propagation of microcracks along the direction of the central principal stress (or the existence of this component), which will lead to the increase of the strength of the rock samples, on the other hand, The propagation of microcracks along a small principal stress (or in which there is a component in this direction) is promoted. This leads to the decrease of the strength of rock samples. The inhibition or promotion of microcrack propagation in different directions leads to the change of macroscopic strength of rock samples which increases first and then decreases. Based on the Weibull statistical theory, A probabilistic statistical strength model which can reflect the effect of principal stress in rock strength is established. The shear stress is used to express the calculated strength. A new strength criterion, which can reflect the combined effect of principal stress and material inhomogeneity, is derived. The criterion can be regarded as a modification of Mohr-Coulomb criterion. When the material is absolutely uniform, the criterion can degenerate into Mohr-Coulomb criterion. The numerical simulation results and the comparison of the commonly used strength criteria show that the strength criterion in this paper can well reflect the law of the influence of the medium principal stress on the rock strength.
【作者單位】： 同濟大學土木工程學院;南京理工大學機械工程學院;
【分類號】：TU45

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本文編號：1584188