单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟

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• 责任者：黄达^c重庆大学^d1976^e博士^f副教授 ; 岑夺丰 ; 黄润秋^c成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室
• 刊名：岩土力学
• 出版年：2013
• 卷期：34^b2总215
• 关键词：裂隙岩体 ; 砂岩 ; 抗压强度试验20^a数值模拟 ; 力学性质 ; 变形
• 页码：535～545
• 索书号：P478.06/357
• 图表：^c表5参18插图
• 分类号：1600
• 文摘期号：2013/09/a

摘要

加载速率对裂隙岩体的力学性质及变形破坏均有重要影响。利用二维颗粒流程序PFC^2D开展了不同倾角非贯通单裂隙砂岩试件的单轴压缩试验，研究了中等应变率对裂隙砂岩应力‐应变曲线特征、裂隙尖端应力状态、特征应力状态、岩体损伤及裂隙扩展等力学响应的影响规律。裂隙岩体应力‐应变曲线呈现明显的波动性，定义应力突变指标f对应力突变型波动剧烈程度进行了定量统计分析：随应变率的增加，曲线应力突变波动越剧烈，且峰后明显大于峰前；随裂隙倾角的增大，波动幅度峰前增大，而峰后减小。裂隙尖端破裂应力随应变率增大均有所提高，随裂隙倾角的增大，切向剪应力τ_c总体上呈增加变化，而法向应力σ_nc明显减小。尖端破裂时岩样加载应力σ_j、岩样临界扩容应力σ_d及峰值应力σ_c均随应变率增大而增大。裂隙尖端的破裂可立即引起岩体扩容，一般应变率越低，岩体裂隙尖端破裂点σ_j和扩容点σ_d越接近峰值强度σ_c。随着应变率的提高，损伤裂纹及宏观裂隙类型越多，岩体试件损伤破裂程度越强，特别是试件端部效应愈显著。裂隙首先以I型翼裂纹在其尖端起裂，而I型翼裂纹的扩展长度与加载速率与裂隙倾角具有较强的相关性。