高应变率单轴压缩下岩体裂隙扩展的细观位移模式

岑夺丰,黄 达,2

(1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.重庆大学教育部山地城市建设与新技术重点实验室,重庆 400045)

高应变率单轴压缩下岩体裂隙扩展的细观位移模式

岑夺丰1,黄 达1,2

(1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.重庆大学教育部山地城市建设与新技术重点实验室,重庆 400045)

为了研究动态荷载作用下岩体裂隙扩展机制,通过细观颗粒平行黏结模型(PBM)的模拟,分析了高应变率单轴压缩条件下单裂隙岩样的损伤演化及细观位移场。高应变率大小对岩样最终破裂形态影响不大,但随应变率的增大,细观裂纹越多且局部化程度越强。随着裂隙倾角的增大,裂纹分叉交织越密,并在裂隙倾角≤45°和≥60°范围内分别具有相似的破裂形态。裂隙尖端翼裂纹是倾斜裂隙面相对滑移致使尖端撕裂的结果,高应变率下翼裂纹在峰后不再扩展。应变率越小,裂隙倾角越小,翼裂纹扩展的长度越长。定义了3类细观颗粒间的位移模式及其所形成的3类裂纹性质。将裂纹扩展概括为6种基本模式:翼裂纹+张拉、顺翼裂纹、反翼复合裂纹+张拉、顺翼复合裂纹+张拉、共面复合裂纹和倾斜复合裂纹,其中复合裂纹为拉剪裂纹或压剪裂纹。

裂隙岩体;高应变率;裂纹扩展;细观力学;平行黏结模型(PBM)

Key words:jointed rock mass;high strain rate;crack propagation;mesoscopic mechanics;parallel bond model(PBM)

处于单轴压缩的采空区预留矿柱,除了承受顶板覆岩的重力外,还受冲击地压、机械振动、爆破等高应变率动态荷载作用,造成较多矿柱在高应变率单轴压缩条件下灾变失稳[1－2]。岩体裂隙的扩展演化及多尺度地质力学机理一直是岩石力学领域的重要科学问题之一[2－7]。……