基于统计损伤理论岩石非共面重叠裂隙扩展搭接规律数值模拟研究

• 作者: 马知瑶 杨海平
• 来源期刊: 有色金属工程
• 关键词: 统计损伤 岩石 非共面重叠裂隙 裂纹扩展 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 地质采矿与安全工程|Geology,Mining and Safety Engineering
• 页码范围: 88-95
• 页数: 8页
• 分类号: TU45|TD313
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-1744.2021.07.014

摘要

为探究非共面重叠裂隙的扩展贯通规律,基于损伤理论建立了含非共面重叠双裂隙的计算模型,对单轴压缩下的裂纹扩展过程进行了描述,与试验结果对比验证了数值模拟的合理性,同时对应力-应变关系进行了阐述,从细观的角度对不同倾角的裂纹差异进行了解释,最后基于断裂力学理论推导了翼裂纹的产生机理.结果表明:裂纹尖端产生"翼形裂纹",预制裂纹倾角较小时翼裂纹从靠近预制裂纹尖端而非裂纹尖端产生,而倾角较大时则从预制裂纹尖端产生;含共面非重叠裂隙的应力-应变曲线呈现三个典型的阶段:弹性阶段、损伤阶段及破坏阶段.弹性阶段声发射事件数较少,损伤阶段声发射事件数逐渐增加,破坏集中发生于破坏阶段;对于裂隙倾角较小的情况,最大拉应力出现在靠近裂隙尖端处,而不是裂隙尖端处,对于裂隙倾角大于30°的情况,最大拉应力出现在裂隙尖端处,且裂隙的倾角越大,拉应力区也越大,压应力区越小;基于断裂力学理论推导了裂纹尖端的开裂准则,表明翼形裂纹的产生是由于其裂纹尖端的拉应力所导致.