岩土力学 2013, 34(9) 2682-2689 DOI:     ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3
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数值分析
动静组合作用下刀具破岩机制数值分析
廖志毅1，梁正召1, 2，唐春安1, 2，杨岳峰3
1. 大连理工大学 土木工程学院，辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024； 3. 福建省建筑科学研究院 岩土与地下工程研究所，福州 350025
摘要：基于细观损伤有限元方法，模拟分析了刀具在单一动载、动静联合荷载、静态围压条件下动静联合荷载3种情况下岩体破碎的全过程。模型采用黏弹性人工边界剔除了边界应力波反射对模拟结果准确性的影响。数值模拟结果表明：在弹性情况下，静压的存在对岩体内部最小主应力值影响不大，却显著提高了材料内部最大主应力水平，增大了剪应力的大小，导致剪切破坏可能性增加；当有围压存在时，岩体内部受拉区域减少，岩体强度有所提高。单一动载和动静联合荷载破岩时，岩体内部除刀头附近呈现少量压破坏外，破坏均以拉破坏为主；而围压条件下，岩体破碎面积相对减小，裂纹在围压的作用下向两侧自由面延伸，岩体内部破坏形式则趋于多样化，压破坏比重明显增大，整体表现为拉压复合作用。模拟结果还表明，刀头侵入量主要受动载力大小影响，在相同幅值增量下，动载力增加导致的刀头侵入量远大于静压增加所导致的侵入量。相对单一动载和静压作用下的岩石破碎机制来说，动静组合加载破岩的研究还需更为深入的探讨。研究结果可望对岩体破坏机制以及地下工程作业等实际应用提供一定的参考。
关键词： 岩石力学 破岩 动静组合荷载
收稿日期  2013-05-03   修回日期    网络版发布日期  2013-09-13  
DOI:
基金项目:

国家自然科学基金委创新研究群体基金(No. 51121005)；国家自然科学基金(No. 51079017，No. 51274053)；岩土与结构工程安全湖北省重点实验室开放基金(No. HBKLCIV201202)；中央高校基本科研业务费专项资金(No. DUT12ZD102)。
通讯作者:
作者简介: 廖志毅，男，1989年生，博士研究生，主要从事岩石类准脆性材料动态荷载作用下损伤破坏分析方面的研究工作
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