砂岩拉剪强度和破裂特征试验研究及数值模拟

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σn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.σn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.

关键词：岩石力学、拉剪强度、强度准则、岩石破裂、颗粒流模拟

所属期刊栏目：39

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;河北省自然科学基金

在线出版日期：2020-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1333-1342