锦屏大理岩动态劈裂拉伸破坏及能量演化特征分析

• 作者: 缪逢晨 王志亮 孙盼 李松玉 傅晶晶 合肥工业大学土木与水利工程学院
• 来源期刊: 水文地质工程地质
• 关键词: 大理岩 应变率 裂纹扩展 能量特征 数值模拟
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 所属期刊栏目: 工程地质与地质灾害
• 页码范围: 157-164
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211033

摘要

劈裂拉伸破坏是隧洞围岩失稳破坏的主要形式之一。现阶段，在动态劈裂条件下岩石裂纹扩展及对应阶段的能量演化机制鲜有涉及。基于此，采用分离式霍普金森压杆对锦屏大理岩试样进行了不同弹速下的劈裂试验，并借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件，模拟试样动态劈裂破坏过程。从试验测试和数值计算角度，重点分析大理岩劈裂过程中的裂纹扩展机制以及能量演化特征。结果表明：在应变率为5～35 s-1时，大理岩的动态拉伸强度与应变率呈线性正相关，同其他地区大理岩相比较，锦屏大理岩的应变率敏感性相对较低；随着弹速的增加，系统内能和动能均增大，在试样破坏的瞬间系统内能降至最低；采用标定的Cowper-Symonds本构模型参数进行数值模拟，所得的试样最终破坏形态与试验观察到的现象基本一致。研究结果可为具体工程应用提供指导和参考。