单轴压缩下软硬互层岩石破裂过程的离散元数值分析

作     者：陈宇龙 张宇宁 李科斌 腾俊洋 CHEN Yulong ZHANG Yuning LI Kebin TENG Junyang

作者机构：东京大学土木工程系 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 大连理工大学工程力学系辽宁大连116023 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2017年第34卷第4期

页      面：795-802,816页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(10772205) 

主　　题：软硬互层岩石 横观各向同性 层面倾角 破裂过程 单轴压缩 离散单元法 

摘      要：采用离散单元法研究了软硬互层岩石材料在不同层面倾角条件下的单轴压缩破坏过程,并结合复合岩体破坏的理论分析,求解了交界面上的界面黏结应力。考虑弱相岩石和弱界面的影响提出了软硬互层岩体的强度曲线。结果表明:随着层面倾角的增大,岩石的单轴抗压强度和弹性模量,以及总裂纹数量呈先减小后增大,层面倾角90?时的强度甚至超过了0?时的强度。裂纹数量以剪切裂纹为主,而拉伸裂纹较少。互层岩体由于层间力学属性不同,极有可能在交界面处引起应力集中,使得在交界面附近裂纹最先萌生,裂纹进一步向交界面两侧岩体中扩展,从而引起宏观裂纹的出现,最终引起岩体的破坏。裂纹的萌生位置和扩展模式直接决定了岩体的最终破裂形态。层面倾角?=45°~75°的试件主要发生沿材料交界面的滑动破坏。层面倾角?=0°和?=90°的试件主要发生拉伸破坏。层面倾角?=15°和?=30°的试件呈现弱相材料的拉伸破坏与沿层面滑动相结合的复合破坏。建立的界面黏结应力表明界面的应力状态由弱相材料控制。