大理岩加卸荷破坏过程的颗粒流数值模拟及其试验验证

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随着矿山开挖和地下工程的增多,对岩石在开挖过程中的卸荷现象进行的研究越来越多,但是室内试验的局限性制约了研究的进展,为了更好地研究岩石在开挖过程中的各项力学性质及其变化,可以采用数值模拟进行研究。本文以河南大理岩为研究对象,在室内大理岩不同加卸荷力学破坏试验的基础上,探索采用基于离散元的颗粒流数值软件PFC2D模拟不同加卸荷条件下大理岩的受力及变形破坏机理,模拟结果初步证明了其可行性,并得到了室内试验结果的验证。本文的主要研究工作如下:(1)在不同加卸荷条件下大理岩破坏实验基础上,探索采用颗粒流数值软件PFC2D进行复杂加卸荷条件下岩石破坏机理的可行性,初步建立了常规三轴试验和峰前卸荷的数值模型,并结合室内实验结果,系统研究了PFC2D进行数值模拟时细观参数对宏观参数(如弹性模量,泊松比,破坏形式)等的影响,合理确定了模拟参数。(2)进行了大理岩常规三轴试验破坏过程的数值模拟,数值模拟结果与实际试验所得到的结果,如粘聚力和内摩擦角等,基本是一致的,应力-应变曲线虽然不完全一样,但总变化趋势相同,并获得了研究卸荷时的基本细观参数。(3)重点对大理岩峰前不同围压、不同卸荷速率条件下的破坏机理、力学参数进行了数值模拟研究,通过模拟研究得出的应力-应变曲线、破坏形式及抗剪强度的变化规律分析,得出了卸荷条件下的岩石破坏机理。
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