基于颗粒流的节理岩体动态力学特性研究

摘要

基于颗粒流理论,采用PFC^2D（particle flow code）建立霍普金森冲击压缩数值模型,并对试件两端应力平衡状态进行校验。通过不同荷载的冲击压缩仿真试验,对完整及单节理试件的动态强度、裂纹时空演化特征等进行分析。结果表明:预制节理破坏了岩石的完整性,降低了试件抗压强度,且随冲击荷载的增大,节理对强度弱化作用趋于明显;根据裂纹发展规律,试件破坏分为弹性变形阶段、裂纹启裂阶段、裂纹快速扩展阶段及裂纹缓慢发展阶段;预制节理影响了裂纹发展特征,造成试件启裂应力降低,节理试件更早萌生细观裂纹;在冲击荷载作用下,新生裂隙往往起始于预制节理尖端及附近,且在较低应变率时,预制30°倾角节理试件的裂纹为翼裂纹和共面裂纹,随加载应变率增大,反翼裂纹发展愈发明显,其中翼型裂纹启裂角介于55°～80°,反翼裂纹介于115°～130°区间。

关键词

岩石动力学 / 节理岩体 / 分离式霍普金森压杆 / 离散元 / 裂纹扩展