椭圆孔洞缺陷大理岩力学特性试验和颗粒流模拟研究

论文摘要

岩体在经历漫长地质构造作用后,内部发育有不同规模和尺度的孔洞、裂隙等结构。岩石的力学特性在很大程度上受这些不连续结构的影响,而且理论公式和工程实践均表明,岩石内部的孔洞边缘会存在有明显的应力集中现象,在集中应力作用下裂纹从孔洞边缘萌生、扩展以及贯通形成最终破裂面并引起岩体的失稳破坏。因此,开展岩石中孔洞对强度变形特征和裂纹起裂、扩展和贯通模式的影响规律研究具有重要的理论价值和实践意义。本文以孔洞缺陷的大理岩为研究对象,采用室内试验和数值模拟相结合的方法,系统地开展了孔洞缺陷大理岩单轴压缩试验及模拟研究工作,具体为:(1)设计和加工了一批带有单个和两个椭圆形孔洞的大理岩试样,采用岩石伺服试验系统并结合声发射技术和数字照相技术,进行了单轴压缩试验研究,详细分析了带缺陷大理岩的强度和变形特性、声发射特征以及裂纹起裂、扩展和贯通全过程。(2)根据真实试样的细观断裂机制,在颗粒流程序PFC中提出了一个能够反映细观接触部位连续损伤的PFC胶结模型,并基于该连接模型构建了完整大理岩离散元模型。同时在细观参数敏感性分析的基础上,结合“试错法”和程序中原有的平行粘结胶结模型得到了一组能够真实反映室内试验结果的细观参数。(3)根据构建的PFC数值模型,系统地对孔洞缺陷大理岩试样开展了单轴压缩试验数值模拟研究,并结合应力场和位移场从细观变形场演化的角度探究了裂纹扩展的细观机理。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李尧

导师: 杨圣奇

关键词: 孔洞缺陷,强度特性,裂纹演化,胶结模型,颗粒流模拟

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 中国矿业大学

分类号: TU45

总页数: 146

文件大小: 31121K

下载量: 245

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