华南理工大学学报(自然科学版)

作者：丁小彬, 谢宇轩, 施钰

单位：1.华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640；2.韦仕敦大学 土木与环境工程学院，加拿大 安大略 伦敦 N6A 3K7

关键词：类岩石材料,裂纹扩展,三维离散元,数值模拟,双轴压缩

基金：国家自然科学基金资助项目(41702295);广东省现代土木工程技术重点实验室项目(2021B1212040003)

为了探究复杂应力状态下岩体内缺陷（裂隙）的扩展与贯通机理，基于三维离散元软件（PFC3D）和改进的平行黏结模型（IPBM），模拟了双轴压缩试验中含双预制裂纹类岩石材料的裂纹扩展过程。通过逼近实验试件抗压强度、抗拉强度和弹性模量的宏观力学参数和裂纹扩展模式，调整数值模型微观参数。针对离散元模拟中的关键预制裂隙参数与围压对裂纹萌生、扩展及贯通过程的影响进行详尽的分析，结果表明：初始裂纹通常为拉伸裂纹，而次生裂纹通常为剪切裂纹，裂隙倾角主要影响初始裂纹位置；围压抑制初始裂纹，但促进次生裂纹发展；预制裂隙间的贯通裂纹与裂隙的参数和围压密切相关；围压σc > 0 MPa时，观察到两种新的剪切贯通类型（New1和New2）；数值试样中微裂纹的数量主要受围压影响，与裂隙参数无明显关联；试样的裂纹起始应力、峰值应力与围压和裂隙倾角相关，与岩桥长度和岩桥倾角无关；裂纹的扩展与试样内应力分布密切相关，裂纹最先在裂隙周围的应力集中区产生。结果为后续岩石与类岩石材料的离散元模型参数校准，以及基于离散元的裂纹扩展机理研究提供了可靠参考。

来源：2024年第8期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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