岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1809-1817.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1218
蔡改贫,宣律伟,张雪涛,郭晋
CAI Gai-pin, XUAN Lü-wei, ZHANG Xue-tao, GUO Jin
摘要: 岩石破碎过程涉及到多个变量(应力、应变和孔隙率等)变化和裂纹的产生、拓展和聚集,是研究岩石破碎机制的重要途径。为了克服现有研究中岩石颗粒模型未考虑岩石内部特征问题,针对岩石内部颗粒非均匀分布、聚集的特点,开展了岩石轴压破碎试验和岩石岩相分析试验,并在此基础上,构建符合真实岩石内部特征的多尺度内聚颗粒模型。根据离散元的颗粒黏结模型(BPM)理论,求解了多尺度内聚颗粒模型不同粒级颗粒间黏结键的力学关系,发现与二级颗粒形成的黏结键断裂判据为 ≥ 2 GPa,三级颗粒之间形成的黏结键断裂判据为 ≥ 6 GPa,并基于该判据建立了用于模拟颗粒模型破碎的演化模型。通过模拟轴压破碎试验,破碎演化模型可以从细观角度得到颗粒模型各颗粒间黏结键承受力的实时变化和岩石破碎过程中黏结键从外而内的断裂顺序;从宏观角度得到岩石内部裂纹呈V形从上表面两端延伸并相交于岩石中部。通过与岩石轴压破碎试验结果对比发现,模拟试验得到的岩石裂纹特征与岩石轴压破碎试验结果相似,验证模型的可靠性,实现了从细观和宏观角度分析岩石破碎过程。
中图分类号:
[1] | 易雪枫, 刘春康, 王宇. 金属矿尾废胶结充填体破裂演化过程 原位CT扫描试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3365-3373. |
[2] | 侯会明, 胡大伟, 周辉, 卢景景, 吕涛, 张帆, . 考虑细观等效热学参数的高放废物处置库围岩应力−渗流−温度耦合模拟方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3625-3634. |
[3] | 孙博, 杨怀德, 谷玲, 刘跃, 唐碧华, 赵桂连, 张连明. 基于UDEC颗粒模型的不确定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3679-3688. |
[4] | 程立朝 ,许 江 ,冯 丹 ,田傲雪,刘义鑫,. 黏结剂含量对含瓦斯煤剪切细观损伤力学特性影响的试验研究[J]. , 2015, 36(9): 2467-2477. |
[5] | 张学朋 ,王 刚 ,蒋宇静 ,吴学震 ,王者超 ,黄 娜,. 基于颗粒离散元模型的花岗岩压缩试验模拟研究[J]. , 2014, 35(S1): 99-105. |
[6] | 董启朋 ,姚海林 ,卢 正 ,詹永祥,. 基于双胞元的颗粒材料应力-应变关系研究[J]. , 2014, 35(7): 2071-2078. |
[7] | 胡 超 ,周 伟 ,常晓林 ,马 刚 , . 散粒体中锚杆间距的锚固效应研究[J]. , 2014, 35(7): 2088-2094. |
[8] | 王永明、朱 晟、任金明、彭 鹏|、徐学勇、. 筑坝粗粒料力学特性的缩尺效应研究[J]. , 2013, 34(6): 1799-1806. |
[9] | 姚华彦 ,朱大勇 ,周玉新 ,刘心庭 . 干湿交替作用后砂岩破裂过程实时观测与分析[J]. , 2013, 34(2): 329-336. |
[10] | 唐欣薇 ,周元德 ,张楚汉 . 考虑空间相关尺度特征的细观力学模型及其应用[J]. , 2012, 33(7): 2021-2026. |
[11] | 姜春林,李 晋. 微型抗滑桩土拱效应空间特征的细观力学分析[J]. , 2012, 33(6): 1754-1760. |
[12] | 袁敬强 ,陈卫忠 ,谭贤君 ,王 辉. 软弱地层注浆的细观力学模拟研究[J]. , 2011, 32(S2): 653-659. |
[13] | 杨 贵 ,刘汉龙 ,高德清. 加载频率对反滤料动变形特性影响的试验及细观数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 419-0423. |
[14] | 李 林 ,陈 结 ,姜德义 ,杨春和 ,刘 春. 单轴条件下层状盐岩的表面裂纹扩展分析[J]. , 2011, 32(5): 1394-1398. |
[15] | 周 喻 ,吴顺川 ,焦建津 ,张晓平 . 基于BP神经网络的岩土体细观力学参数研究[J]. , 2011, 32(12): 3821-3826. |
|