基于顆粒流裂隙巖體加卸荷宏細觀力學特性研究.pdf

1、工程的建設首先要進行開挖，開挖實際上是一個復雜的加、卸載過程。近年來對巖體加卸荷宏觀力學特性、變形特征、本構方程以及破裂機理已采用多種方法進行了大量的研究，取得了令人滿意的結果。但從細觀角度研究巖體加卸荷的破裂機理方面才剛剛起步。
　　因此、本文先通過相似材料（砂漿）模擬脆性砂巖，以室內單軸壓縮試驗標定PFC2D細觀參數(shù)為基礎，通過自編FISH函數(shù)完成數(shù)值模型的預制裂隙，通過自編程序實現(xiàn)試樣加卸載數(shù)值模擬試驗。在宏觀上對模擬的力學

2、特性、變形特征等展開分析，在細觀上從微裂紋擴展、細觀力場、位移場、能量場等展開分析，并從破裂時間、破裂模式、破裂機理等方面對模擬加卸載試驗進行了一定的對比分析。為認識加卸荷條件下的巖體失穩(wěn)破裂宏細觀機理提供一定的依據(jù)。通過本文的以上研究工作，得到了一些有益的結論，主要取得以下初步研究成果。
　　1.PFC細觀與宏觀聯(lián)系方面:在外力作用下促使試件內部顆粒運動、顆粒運動致使顆粒間接觸力大于平行粘結強度，平行粘結斷裂產生微裂紋，微裂紋產

3、生擴展又使得應力隨應變發(fā)生變化。具體來說，當微裂紋數(shù)目曲線發(fā)生一次較顯著的上升時，應力-應變曲線就對應一次較顯著的跌落;
　　2.基于PFC能量方面:不同應力路徑、不同傾角裂隙試樣的細觀能量消耗規(guī)律基本相似，但量值上有明顯的區(qū)別，顯然雙軸壓縮時試件吸收的能量（邊界功）最多，也造成雙軸壓縮時相應的其他能量也較多。筆者通過對不同應力路徑和不同傾角裂隙之間能量對比發(fā)現(xiàn)，總應變能-應變曲線與應力-應變曲線保持高度的吻合性，由于摩擦能主要有