不同节理模型在层状复合岩石离散元模拟中的应用

摘要：

煤矿巷道围岩中广泛存在由不同岩性岩石组成的层状复合岩体,其变形破坏具有强烈的各向异性特征,对巷道的稳定安全会产生特殊的影响.目前,除了物理力学试验手段以外,离散元模拟被越来越广泛地应用到数值模拟研究中.本文以物理模拟试验为基础,在颗粒流模拟程序PFC2D平台中分别采用删除颗粒黏结(bond removal method,BRM)和光滑节理模型(smooth joint model,SJM)2种节理面处理方式建立了层状复合岩石的模拟模型.模拟研究结果表明:SJM模拟模型可以更好地反映物理试验的应力—应变曲线形态,而BRM模型会在岩层倾角较大时产生较大的塑性变形,无法反映室内试验试样的脆性破坏特征.2种节理模型均可整体反映物理模拟试样的强度变形各向异性规律以及破坏模式,但SJM模型能更好地反映物理试样单轴压缩强度和弹性模量的各向异性特征,而BRM模型试样的宏观破裂面比SJM模型试样更加显著,与物理试样的破裂面更接近.另一方面,SJM节理模型能单独统计出SJM拉伸裂纹和剪切裂纹,通过分析这些裂纹的数目和分布区域可以更好地分析层状复合岩石试样破坏的细观机理.研究结论为后续离散元方法模拟层状复合岩体或节理岩体研究提供了积极的参考和指导.

关键词：层状复合岩石、离散元法、PFC数值模拟、光滑节理模型、单轴压缩

所属期刊栏目：40

分类号：TU458(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;江苏省自然科学基金青年项目;中国矿业大学深部岩土国重专项项目;中国矿业大学基本科研业务费项目

在线出版日期：2023-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：164-173,183