含层理及孔洞岩石断裂数值模拟及理论研究
2021-12-12窦谦培
安庆师范大学学报(自然科学版) 2021年4期
关键词:裂纹
窦谦培,师 阳
(1.长安大学公路学院,陕西 西安 710021;2.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西 西安 710064)
对于深埋地下岩体结构而言,节理裂隙广泛存在[1],作为岩石的固有属性之一,节理裂隙影响了岩体材料的强度[2],在复杂应力条件下容易发生失稳[3]。因此,开展节理裂隙及孔洞结构的力学性能研究具有重要的理论价值及工程意义。针对含孔洞岩石的力学性能,C.D.Martin对含孔洞岩石进行了单轴、双轴试验,发现孔洞周围出现了3种典型裂纹形态,分别是远场裂纹、主裂纹及剪切裂纹,且这3种裂纹不同时出现[4];李地元等利用霍普金森杆及高速摄像系统对含中心孔洞岩石的裂纹扩展过程及能量变化规律进行了定量化试验研究[5];朱泉企等借助数字成像相关技术(DIC)对含椭圆孔洞大理岩的裂纹演化规律进行了研究[6]。针对含预制裂隙岩石的力学试验较多,如赵延林结合断裂力学、渗流力学对单裂隙岩体的裂纹扩展机理进行了室内试验及数值模拟[7],肖桃李对预制裂纹类岩石试样在三轴应力条件下的裂纹扩展过程及试样的破坏形态进行了分析[8],赵程对岩石单裂纹扩展贯通规律进行了分析研究[9],黄明利对岩石多裂纹破裂进行了损伤过程的数值模拟[10],师访利用扩展有限元对正交各向异性岩体的多裂隙扩展规律进行了数值仿真[11]。这些研究较少将岩石孔洞与节理裂隙综合考虑,对于实际工程诸如锦屏深埋隧洞而言,隧洞围岩裂隙极度发育,因此裂隙与孔洞在复杂应力条件下的裂隙起裂扩展及损伤,相互作用过程机理仍不明确,需要进一步研究。……
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