地质学论文_花岗岩单轴压缩力学特性试验及数值

文章目录

0 引 言

1 试件制备及实验方案

2 实验结果及分析

2.1 应力-应变曲线分析

2.2 花岗岩破裂过程分析

2.3 试验过程损伤分析

3 花岗岩宏观破坏模式分析

4 花岗岩单轴压缩RFPA模拟

4.1 建立模型及基本计算参数

4.2 花岗岩模拟结果分析

    4.2.1 花岗岩裂纹扩展时空演化

    4.2.2 Y方向位移及Y方向应力时空演化

5 实验与模拟对比分析

6 结 论

文章摘要:采用电液伺服试验机对花岗岩进行单轴压缩试验,利用RFPA模拟岩石破裂过程,详细分析了单轴压缩下花岗岩各特征应力大小、损伤过程、破坏模式及裂纹扩展规律。研究结果表明:花岗岩在单轴压缩下裂纹闭合应力、裂纹起始应力、损伤应力分别占峰值应力的41.1%、 58.7%、 88.3%;在损伤变量的基础上提出损伤变量临界值,以应变值为基础建立花岗岩损伤与裂隙演化之间的联系,定量分析了花岗岩裂隙演化四个阶段下损伤变量的变化;花岗岩单轴压缩下破坏模式与主裂隙方向有关,当主裂隙方向和轴向压应力方向平行时,花岗岩发生竖向劈裂破坏,当主裂隙方向与轴向压应力方向存在夹角时,花岗岩发生竖向劈裂与剪切组合破坏;根据RFPA模拟得到花岗岩破裂结果,发现当加载应力达到峰值应力的46.9%时,花岗岩内部出现局部的微损伤,当加载应力达到峰值应力的63.3%时,花岗岩内部的微损伤累积引起局部的微裂纹,当加载应力达到峰值应力的88.3%时,花岗岩内部的微裂纹汇聚形成显裂纹,在显裂纹区域出现应力集中现象,使得显裂纹相互贯通,最终导致花岗岩的宏观破坏。

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