›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (2): 242-246.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

加载速度对断层-围岩系统变形及快速回跳的影响

王学滨   

  1. 辽宁工程技术大学 力学与工程科学系,辽宁 阜新123000
  • 收稿日期:2004-04-01 出版日期:2006-02-10 发布日期:2013-10-25
  • 作者简介:王学滨,男,1975年生,博士研究生,讲师,主要从事非均质材料(岩石、混凝土及金属)变形、破坏及稳定性研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学青年基金项目(No.50309004)资助。

Numerical simulation of influence of loading rate on deformation characteristics and snap-back for fault band and elastic rock system

WANG Xue-bin   

  1. Department of Mechanics and Engineering Sciences, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China
  • Received:2004-04-01 Online:2006-02-10 Published:2013-10-25

摘要: 在平面应变状态下,采用拉格朗日元法模拟了加载速度对断层-围岩系统形成时的应力水平、塑性区尺寸及剪切带图案、系统的最大承载能力以及快速回跳发生时的应力水平的影响。在数值计算中,采用了莫尔-库仑与拉破坏复合的破坏准则。峰后岩石的本构关系为线性应变软化。通常断层带-围岩系统形成之后系统的承载能力达到最大,之后系统的承载能力开始下降处于应变软化状态。当位于试样加载端上的单元的压缩应力-压缩位移曲线的峰后刚度足够大时,系统就会发生弹性回跳现象,即失稳破坏。随着加载速度的增加,断层带-围岩系统形成时的应力水平、断层带-围岩系统的最大承载能力、快速回跳发生时的应力水平及上述三者所对应的加载端部位移都增加,屈服单元数目增多,塑性区域不再保持平直,这都将大大增加系统的变形阻力。当加载速度较大时,较高的剪切应变率集中在断层带位置及断层带之外的弹性体的某些区域都是可能的。

关键词: 岩石力学, 断层-围岩系统, 应变软化, 承载能力, 平面应变, 快速回跳, 失稳破坏

Abstract: Influences of loading rate on the stress level when a system composed of fault band and elastic rock was formed, the size of plastic zones, the patterns of localized shear band, the maximum load-carrying capability of the system, and on the stress level when the snap-back of the system occurred were modeled numerically by FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua). The adopted failure criterion was a composite Mohr-Coulomb criterion with tension cut-off; and a linear strain-softening post-peak constitutive relation of rock was adopted. In general, after fault band-elastic body system is generated, the load-carrying capability of the system reaches its maximum value. Thereafter, it begins to decrease so that the system is in strain-softening stage. If the post-peak stiffness of compressive stress-compressive displacement curve for the monitored element at loading end of plane strain specimen is high enough, the snap-back (unstable failure) of the system occurs. As loading rate increases, the stress level corresponding to the formation of the system and the corresponding displacement increase; the maximum load-carrying capability of the system and the corresponding displacement increase; the stress level when the snap-back of the system occurs and the corresponding displacement increase. As loading rate increases, the number of yielded elements increases and the thickness of fault band no loner remains a constant, leading to an increase in deformation resistant of the system. For higher loading rate, it is possible that higher shear strain rates are concentrated into both fault band and some elements remaining elastic outside the band.

Key words: rock mechanics, fault band and elastic rock system, strain-softening, load-carrying capacity, plane strain, snap-back, unstable failure

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 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.
[2] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[3] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[4] 徐 鹏, 蒋关鲁, 雷 涛, 刘 琪, 王智猛, 刘 勇, . 考虑填土强度的加筋土挡墙动位移计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1841-1846.
[5] 王凤云, 钱德玲, . 基于统一强度理论深埋圆形隧道围岩的剪胀分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1966-1976.
[6] 王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[7] 李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊, . 基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1358-1367.
[8] 王 腾, 吴 瑞. 黏土中海底管线竖向贯入阻力研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 871-878.
[9] 陈卫忠, 李翻翻, 马永尚, 雷 江, 于洪丹, 邢天海, 郑有雷, 贾晓东, . 并联型软岩温度-渗流-应力耦合三轴流变仪的研制[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1213-1220.
[10] 郑广辉, 许金余, 王 鹏, 方新宇, 王佩玺, 闻 名, . 冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 632-641.
[11] 宋洪强, 左建平, 陈 岩, 黎立云, 洪紫杰, . 基于岩石破坏全过程能量特征改进的能量跌落系数[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 91-98.
[12] 王路君,艾智勇, . 非稳态热传导时层状路面体系的温度响应[J]. , 2018, 39(9): 3139-3146.
[13] 左宇军,孙文吉斌,邬忠虎,许云飞,. 渗透压–应力耦合作用下页岩渗透性试验[J]. , 2018, 39(9): 3253-3260.
[14] 王凤云,钱德玲. 基于切向应变软化的深埋圆形隧道围岩弹塑性分析[J]. , 2018, 39(9): 3313-3320.
[15] 艾智勇,慕金晶, . 竖向简谐荷载下二维层状饱和地基的解析层元解[J]. , 2018, 39(7): 2632-2638.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[2] 柴 波,殷坤龙,杜 娟. 基于粗糙集和模糊模型识别的斜坡危险性区划[J]. , 2010, 31(10): 3203 -3208 .
[3] 刘新荣,祝云华,李晓红,杜国平,宋战平. 隧道钢纤维喷射混凝土单层衬砌试验研究[J]. , 2009, 30(8): 2319 -2323 .
[4] 潘家军 ,饶锡保 ,徐 晗 ,何晓民. 分级单屈服面模型在ABAQUS中的实现及验证[J]. , 2009, 30(S2): 532 -535 .
[5] 杨有海,黄大维,赖国泉,夏 琼. 高速铁路路基戈壁填料地基系数与变形模量分析[J]. , 2011, 32(7): 2051 -2056 .
[6] 李顺群 ,郑 刚 ,王英红. 反压土对悬臂式支护结构嵌固深度的影响研究[J]. , 2011, 32(11): 3427 -3431 .
[7] 张 飞 ,李镜培 ,唐 耀. 考虑水位和孔压影响的基坑抗隆起稳定性上限分析[J]. , 2011, 32(12): 3653 -3659 .
[8] 许宏发 ,佟 佺 ,王广建 ,王德荣 . 坑道口部管棚加固抗爆性能模型试验研究[J]. , 2012, 33(11): 3219 -3224 .
[9] 凌道盛 ,任 涛 ,王云岗 . 砂土地基斜桩水平承载特性p-y曲线法[J]. , 2013, 34(1): 155 -162 .
[10] 牛学超 ,张庆喜 ,岳中文 . 岩石三轴试验机的现状及发展趋势[J]. , 2013, 34(2): 6000 -607 .