脆性岩石破裂演化过程的三维细胞自动机模拟

摘要：

在三维条件下定义了实体细胞自动机的基本组件,综合运用弹塑性理论、细胞自动机自组织演化理论、统计原理以及岩石力学理论等,建立了模拟岩石三维破裂过程的张量型细胞自动机模型,并开发了相应的数值模拟软件EPCA3D.利用EPCA3D对脆性岩石进行单轴压缩破裂过程模拟,通过破裂模式、岩样内部破裂情况、全应力-应变曲线和声发射曲线等的分析,揭示岩石破裂的机制.结果表明,EPCA3D能够较好地模拟非均质岩石在载荷作用下微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程.利用该模拟系统,采用应力-应变线性组合的加载控制方式,研究了不同围压对岩石全应力-应变曲线的影响.研究结果表明:对于脆性非均质岩石,低围压下容易表现为II类行为,且强度较低;高围压下容易表现为I类变形行为,且强度较高.

关键词：三维弹塑性细胞自动机、岩石破裂过程、非均质性、围压、I类和II类曲线

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分类号：TU452;O346.1+1(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家高技术研究发展计划863计划项目2006AA06Z117;国家自然科学基金资助项目50709036;湖北省自然科学基金资助项目2008CDB368

在线出版日期：2009-06-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1471-1476