循环扰动荷载作用下花岗岩中裂隙萌生扩展过程的颗粒流模拟

张 杰，郭奇峰✉，蔡美峰，张 英，汪炳锋，吴星辉

1) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083

天然岩体中存在的微裂隙和宏观裂纹对地下工程结构的稳定性有着显著的影响. 裂隙岩体的力学性质决定了岩体的强度和岩体受压破坏的机制[1−3]，围岩的失稳和破坏往往是由这些内部裂隙的扩展和贯通诱发引起[4−5]. 为此，许多学者采用天然岩石、类岩石材料模型和数值分析模型开展了相关工作[6−9]，从不同角度研究了单裂隙和多裂隙岩石在特定试验条件下裂隙萌生和扩展问题，对裂隙岩体翼裂纹和次生裂纹的扩展形态、破坏模式和应力场的变化规律有了较深入的认识.

岩石起裂应力研究以裂纹应变模型为基础[10]，通常以完整岩体起裂应力定义裂隙岩体的起裂应力，Cai等[11]根据试验结果计算出多节理岩体起裂应力为其峰值应力的0.4～0.6倍，王桂林等[12]计算裂隙砂岩的起裂应力水平在0.6～0.7之间. Afolagboye等[13]研究了裂隙倾角和岩桥长度对裂纹起裂位置、扩展路径的影响. Bobet和Einstein[14]探究了岩体在受压过程中，翼裂纹和次生裂纹的扩展形态和破坏模式. 赵海军等[5]分析了非连续结构面对岩体力学特性的影响，认为裂隙产状与最大主压应力取向夹角及围压大小决定其破裂特征. 唐礼忠和宋徉霖[9]基于颗粒流离散元法，探究了裂隙倾角、岩体抗压强度、裂隙局部应力场的变化规律，认为缓倾斜裂隙更……