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含三维预置裂纹岩石破坏行为研究

郑文炜  
【摘要】:岩石是一种本质上非均匀的材料,常常分布着大量的三维裂纹和孔隙等缺陷,在外部荷载的作用下,这些缺陷造成了岩体内裂纹的孕育、萌生、扩展和贯通,使得岩体刚度下降,强度降低,严重的甚至引发工程灾害,如岩石工程中的岩爆、塌方,水利工程中坝基岩块出现的“深部裂缝”等。因此,含裂纹岩体的开裂、扩展、贯通和破坏的机理一直是国际上研究的热点,开展含三维预置裂纹岩石结构破坏行为研究具有重要的学术和工程意义。 本文主要基于数值模拟方法,采用RFPA3D软件对含不同角度、不同分布预置裂纹的大理石试样进行真三轴加载条件下的破坏行为研究,主要内容包括: (1)总结了国内外对三维裂纹开裂、扩展、贯通和破坏机理研究的新进展; (2)通过试验对模拟的岩石试样的基本力学参数进行了测定,并由此确定了三维加载条件下,数值模拟输入的基本材料力学参数; (3)研究了不同侧压作用下,三维裂纹开裂、扩展机制; (4)研究了不同角度三维单裂纹试样的破坏行为,得到裂纹倾角与岩石破坏强度的关系、不同倾角的破坏模式以及裂纹的扩展机理; (5)研究了含三维多裂纹试样裂纹开裂、扩展以及相互作用贯通机理,岩桥角与贯通模式的关系以及对破坏强度的影响。


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