单轴压缩下含双圆孔类岩石材料破坏机理研究

摘要

为深入认识双圆形孔洞对岩石的力学特性及裂纹扩展过程的影响，采用颗粒流程序PFC^2D构建了含双圆孔类岩石试样的单轴压缩模型，根据试验和模拟得到的宏观力学参数的对比验证了数值模型的正确性和合理性。然后，对含双圆孔试样的裂纹扩展过程以及圆形孔洞周围应力场的演变过程进行了分析。结果表明:数值模拟与试验结果吻合良好;圆孔的上下两端首先萌生初始拉伸裂纹，随着轴向应力的增大，通常在孔壁左右两侧形成结构薄弱区，初始拉伸裂纹的萌生方向都为轴向加载方向，与桥角α无关，但试样的强度和破坏形态受到桥角α的影响;初始拉伸裂纹在受拉应力集中区萌生，随着初始拉伸裂纹的扩展，圆形孔洞上下两端的拉应力集中区域相应地移动和消散，应力分量σ_yy的受压应力集中区位于圆形孔洞的左右两侧，而在圆形孔洞的上下两端则形成了一个“梭形”的压应力集中屏蔽区，且与圆形孔洞垂直中线的距离越近，屏蔽效果越强，压应力越小。

关键词

岩石力学 / 双圆形孔洞 / 单轴压缩 / 颗粒流程序 / 裂纹扩展 / 应力场

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.12072309)