›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (2): 535-545.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟

黄 达1, 2, 3,岑夺丰1,黄润秋2   

  1. 1.重庆大学 土木工程学院,重庆 400045;2.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都 610059; 3.重庆大学 教育部山地城市建设与新技术重点实验室,重庆 400045
  • 收稿日期:2012-09-04 出版日期:2013-02-11 发布日期:2013-03-01
  • 作者简介:黄达,男,1976年生,博士,副教授,主要从事岩土工程和工程地质方面的教学与科研工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金面上项目(No. 41172243);国家自然科学基金青年科学基金项目(No. 40902078);国家自然科学基金重点项目(No. 41130745);中央高校基本科研业务费资助项目(No. CDJZR11 200007)。

Influence of medium strain rate on sandstone with a single pre-crack under uniaxial compression using PFC simulation

HUANG Da1, 2, 3, CEN Duo-feng1, HUANG Run-qiu2   

  1. 1. College of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 3. Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China
  • Received:2012-09-04 Online:2013-02-11 Published:2013-03-01

摘要: 加载速率对裂隙岩体的力学性质及变形破坏均有重要影响。利用二维颗粒流程序PFC2D开展了不同倾角非贯通单裂隙砂岩试件的单轴压缩试验,研究了中等应变率对裂隙砂岩应力-应变曲线特征、裂隙尖端应力状态、特征应力状态、岩体损伤及裂隙扩展等力学响应的影响规律。裂隙岩体应力-应变曲线呈现明显的波动性,定义应力突变指标 对应力突变型波动剧烈程度进行了定量统计分析:随应变率的增加,曲线应力突变波动越剧烈,且峰后明显大于峰前;随裂隙倾角的增大,波动幅度峰前增大,而峰后减小。裂隙尖端破裂应力随应变率增大均有所提高,随裂隙倾角的增大,切向剪应力 总体上呈增加变化,而法向应力 明显减小。尖端破裂时岩样加载应力 、岩样临界扩容应力 及峰值应力 均随应变率增大而增大。裂隙尖端的破裂可立即引起岩体扩容,一般应变率越低,岩体裂隙尖端破裂点 和扩容点 越接近峰值强度 。随着应变率的提高,损伤裂纹及宏观裂隙类型越多,岩体试件损伤破裂程度越强,特别是试件端部效应愈显著。裂隙首先以I型翼裂纹在其尖端起裂,而I型翼裂纹的扩展长度与加载速率与裂隙倾角具有较强的相关性。

关键词: 裂隙岩体, 加载应变率, 裂隙倾角, 单轴压缩, 颗粒流

Abstract: Strain rate has important influence on mechanical properties and failure of the fractured rock mass. The influences of medium strain rate on stress-strain, crack tip stress, characteristic stress and damage of rock mass, fracture expansion of crack of sandstone with a single fissure are researched under uniaxial compression using two-dimensional particle flow code (PFC2D). The stress-strain curves of joint rock mass present obviously fluctuation and stress mutation. The stress mutation index is defined in order to quantitatively analyze the degree of stress mutation. The stress mutation fluctuation is more acute with the increase of strain rate; and after peak strength it is stronger than before. The fluctuation amplitude of stress is increased before peak strength but reduced after peak strength with the increase of the fissure angle. The fracture stress of crack is enhanced with the increase of strain rate; and the tangential shear stress is increased on the whole; but the normal stress obviously reduced with the increase of fissure angle. The loading stress when crack tip is fractured, the critical dilatancy stress σd and the peak strength are all increased with the increase of strain rate. The dilatancy of rock mass can be immediately triggered by the fracture of crack tip; and and are generally more close to when strain rate is lower. The more the cracks of damage and macroscopic fracture are, the stronger the degree of damage and fracture of rock mass are with the increase of strain rate; and especially the end effect of specimen is more significant. The initial fracture is begun in the way of I type wing crack; its length is related to the strain rate and the dip angle of fissure.

Key words: fractured rock mass, loading strain rate, fissure angle, uniaxial compression, particle flow code

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[1] 肖瑶, 邓华锋, 李建林, 支永艳, 熊雨. 长期浸泡作用下灌浆加固裂隙岩体劣化效应[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 143-151.
[2] 支永艳, 邓华锋, 肖瑶, 段玲玲, 蔡佳, 李建林. 微生物灌浆加固裂隙岩体的渗流特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 237-244.
[3] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[4] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[5] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[6] 魏 星, 张 昭, 王 刚, 张建民, . 饱和砂土液化后大变形机制的离散元细观分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1596-1602.
[7] 吴顺川, 马 骏, 程 业, 成子桥, 李建宇, . 平台巴西圆盘研究综述及三维启裂点研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1239-1247.
[8] 丛 怡, 丛 宇, 张黎明, 贾乐鑫, 王在泉, . 大理岩加、卸荷破坏过程的三维颗粒流模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1179-1186.
[9] 张成功, 尹振宇, 吴则祥, 金银富, . 颗粒形状对粒状材料圆柱塌落影响的 三维离散元模拟 [J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1197-1203.
[10] 柯志强, 王环玲, 徐卫亚, 林志南, 吉 华, . 含横向节理的柱状节理岩体力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 660-667.
[11] 李 崴, 王者超, 毕丽平, 刘 杰, . 辐射流条件下裂隙岩体渗透性表征单元体尺寸 与等效渗透系数[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 720-727.
[12] 姜德义, 张水林, 陈 结, 杨 涛, 王小书, 谢凯楠, 蒋 翔, . 砂岩循环冻融损伤的低场核磁共振与 声发射概率密度研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 436-444.
[13] 郑光, 许强, 彭双麒. 岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4897-4906.
[14] 刘艳章, 郭赟林, 黄诗冰, 蔡原田, 李凯兵, 王刘宝, 李 伟, . 冻融作用下裂隙类砂岩断裂特征与强度损失研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 62-71.
[15] 王桂林, 梁再勇, 张 亮, 孙 帆, . Z型裂隙对砂岩强度和破裂行为影响机制研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 389-397.
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[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .