›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (S1): 70-78.doi: 10.16285/j.rsm.2017.S1.008

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

单轴压缩试验下粗糙离散节理网络模型建立及力学特性

王培涛1, 2，任奋华1, 2，谭文辉1, 2，闫振雄1, 2，蔡美峰1, 2，杨天鸿3   

  1. 1. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室 北京 100083；2. 北京科技大学 土木与资源工程学院 北京 100083； 3. 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点试验室，辽宁 沈阳 110819
  • 收稿日期:2016-11-14 出版日期:2017-06-22 发布日期:2018-06-05
  • 作者简介:王培涛，男，1987年生，博士后，讲师，主要从事工程岩体稳定性与控制方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目（No. 51604017，No. 11572344），国家重点研发计划（No. 2016YFC801602，No. 2016YFC0600703），中央高校基本科研业务费专项资金（No. FRF-TP-15-109A1），中国博士后科学基金项目（No. 2016M591079）；国家科技支撑计划项目（No. 2013BAB02B08）。

Model of roughness discrete fractures network for uniaxial compressive test and its mechanical properties

WANG Pei-tao1, 2, REN Fen-hua1, 2, TAN Wen-hui1, 2, YAN Zhen-xiong1, 2, CAI Mei-feng1, 2, YANG Tian-hong3   

  1. 1. Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines of Ministry of Education, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Civil and Resources Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 3. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China
  • Received:2016-11-14 Online:2017-06-22 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by National Nature Science Foundation of China (51604017, 11572344), the State Key Research Development Program of China(2016YFC801602, 2016YFC0600703), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (FRF-TP-15-109A1), China Postdoctoral Science Foundation (2016M591079), and the National Science & Technology Support Project (2013BAB02B08).

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摘要： 针对岩体中随机结构面存在粗糙特性的特点，开展了粗糙离散节理网络(roughness discrete fractures network, RDFN)模型研究。采用数字图像处理技术，开发了生成RDFN模型的算法，并基于Matlab方法建立了与颗粒流离散元PFC方法的接口。采用颗粒流PFC方法研究粗糙度对RDFN模型单轴压缩下的弹性、强度和破坏模式的影响规律，并与直线型DFN模型进行对比。结果表明，RDFN模型的弹性模量低于DFN模型，而峰值强度较高，残余强度较低；DFN模型中微裂纹沿节理方向贯通，局部存在基岩内部裂纹扩展；RDFN模型由破坏模式相对复杂，达到峰值强度后基岩发生显著破坏。

关键词: 节理岩体, 粗糙节理网络模型, 数字图像处理, 颗粒流离散元, 数值模拟

Abstract: A roughness discrete fractures network(RDFN) model is proposed considering the complex and roughness geometry distribution of discontinuities in jointed rock masses. The digital image processing technique is firstly used to generate RDFN images using Matlab code. Then a RDFN model based on particle flow code(PFC) is established and the corresponding mechanical behaviors under uniaxial compression, such as elasticity, strength and failure pattern, are studied and compared with the traditional linear discrete fractures network (DFN) model. The results show that the elastic modulus of RDFN model is lower than that of DFN model. The peak strength of RDFN model is higher, and residual strength is lower. Microcracks in DFN model mainly coincided along the linear joints and partial intact rocks are fractured. The failure pattern of RDFN model is, however relatively much more complex with more fractured intact rocks after peak strength.

Key words: jointed rock mass, roughness discrete fractures network, digital image processing, particle flow code (PFC), numerical simulation

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