基于改进刚体弹簧方法的岩石破坏过程三维模拟

摘要：

基于刚体-弹簧方法,提出一种新的模拟脆性岩石破坏过程的三维离散数值模型.该模型采用分布在界面上的弹簧组,描述块体之间的相互作用,能够自然考虑裂纹的渐进扩展.为得到均质各向同性的计算网格,在"点饱和"方法的基础上,提出了增长式的"核"布置策略,建立一种新的随机Voronoi网格剖分技术,并给出三维改进刚体-弹簧方法的基本方程.考虑界面的剪切滑移和张拉2种破坏模式,建立基于Mohr-Coulomb准则和抗拉强度准则的破坏准则,并提供模型细观参数的标定流程.最后,通过与室内三轴试验结果对比,验证了该模型的有效性.此外,还讨论了不同弹簧布置形式及块体尺寸对模拟结果的影响.结果表明,所提模型能够准确描述岩石与围压相关的非线性应力-应变响应过程,微裂纹的产生、扩展和贯通全过程,以及岩石的在不同围压条件下的宏观破坏模式.

关键词：岩石力学、刚体弹簧方法、Voronoi网格、岩石破裂、离散单元法、围压效应

所属期刊栏目：42

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;江西省自然科学基金

在线出版日期：2023-05-23（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：183-193