硬巖破裂過程的數(shù)值模擬與能量演化研究.pdf

1、在大型水利水電地下工程，尤其在高地應(yīng)力條件下地下工程的建設(shè)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生如巖體局部膨脹坍塌、巖塊彈射、劈裂以及呈層剝落等地質(zhì)災(zāi)害，給圍巖穩(wěn)定性和人員設(shè)備安全帶來嚴(yán)重威脅。上述巖石破壞現(xiàn)象均屬于巖石破裂的宏觀表現(xiàn)，因此，巖石破壞過程的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)對(duì)工程的科學(xué)設(shè)計(jì)與安全施工具有重要意義，而細(xì)觀數(shù)值模擬已成為人們充分認(rèn)識(shí)深部巖體變形破裂過程的有力工具。
　　 本文圍繞巖石破裂過程中裂紋和能量的時(shí)空分布及破壞強(qiáng)度的分析開展相關(guān)研究?；谶B續(xù)介

2、質(zhì)快速拉格朗日差分軟件FLAC3D進(jìn)行二次開發(fā)，在提出一種考慮彈性模量劣化的CWFS(cohesionweakeningandfrictionalstrengthening)本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合局部能量釋放率(LERR)和彈性釋放能(ERE)等能量指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)深部硬巖壓縮破壞過程中破裂過程和能量演化過程的細(xì)觀模擬。將上述方法用于硬巖二維壓縮破壞和真三軸壓縮破壞過程中裂紋發(fā)育過程和能量演化過程的細(xì)觀模擬。結(jié)果表明，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻

3、合，表明了本文方法的可行性，為巖石破裂過程的數(shù)值模擬提供了一種新方法。此外，二維壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著均質(zhì)度的升高，巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度不斷增大，并且?guī)r樣由延性破壞轉(zhuǎn)變成脆性破壞；巖石裂紋和能量釋放率的空間分布由分散變?yōu)榧校伊鸭y的數(shù)量由多變少；從開始破壞到最終破壞所經(jīng)歷的加載步由多變少；巖石破壞范圍由大變小，破壞時(shí)加載步釋放的能量由少變多，說明隨著均質(zhì)度的升高，巖石的破壞強(qiáng)度呈現(xiàn)由弱到強(qiáng)的變化規(guī)律。而真三軸壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬