预制裂隙花岗岩样单轴压缩破裂特征及细胞自动机模拟研究

摘要

预制了含中心圆孔的不同倾角花岗岩裂隙试件，并开展了单轴压缩实验.以典型实验结果为基础，根据细胞自动机分析原理，构建了对应的应变软化模型，采用CASrock软件开展单轴压缩断裂力学特性研究.实验结果表明：数值模拟与实验结果吻合较好，裂隙倾斜方向与轴向应力夹角越小，则试件强度越大；预制裂隙倾角为0°时强度最小，90°时强度最大；在不同裂隙倾角下试件破坏模式有差异，倾角越小，张拉破坏特征越显著；倾角为0°时，圆孔顶端首先张拉起裂，而端部翼裂纹扩展滞后于张拉裂纹；倾角为45°时，张拉裂纹的扩展明显弱于翼裂纹；倾角为90°时，张拉破坏特征可以忽略，试件表现出沿裂纹端部的剪切破坏特征.实验结果验证了岩石抗拉能力弱于抗剪能力的事实，以及细胞自动机分析方法的可靠性，可为裂隙岩体力学性能研究及相关工程应用提供理论支撑.

关键词

花岗岩预制裂隙试件 / 细胞自动机原理 / 单轴压缩 / 数值模拟 / 破坏模式