不同围压下断续节理岩体破坏机制的颗粒流分析

作     者：方前程 周科平 刘学服 FANG Qiancheng;ZHOU Keping;LIU Xuefu

作者机构：中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 湖南省煤炭科学研究所湖南长沙410004 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2014年第45卷第10期

页      面：3536-3543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：国家科技部科研院所专项基金资助项目(2011EG122210) 湖南省自然科学基金资助项目(11JJ3051) 湖南省教育厅资助科研项目(13C307) 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助项目(WS2013A07) 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目(201005)~~ 

主　　题：岩石力学 围压 节理岩体 颗粒流 

摘      要：在类岩石材料试验的基础上,建立颗粒流(PFC)数值模型,研究不同围压下断续节理岩体的破坏机制。对节理倾角α为25°,60°和90°的岩体,在围压σ3为0,1,4,7和10MPa下进行数值压缩试验,分析不同围压下断续节理岩体的力学响应、破坏形态、裂纹发展、能量演变过程及裂纹初始应力的变化。研究结果表明:围压显著影响岩体的变形和强度,然而节理岩体的平均弹性模量并不受围压的影响。岩体的破坏形态受到节理和围压共同控制:低围压下,节理倾角决定了岩体的破坏形态;随着围压的升高,岩体的破坏形态更多表现为形成剪切破坏面,节理的影响变小。围压抑制了裂隙尖端翼裂纹的扩展,高围压下岩体内裂纹分布更均匀,岩体破坏需产生更多的裂纹。随着围压的升高,岩体内各类能量的总和及比例将产生变化。裂纹初始应力随着围压的增加而单调递增并为非线性关系。