基于Weibull分布的非均质性对花岗岩声发射与能量影响的离散元模拟

沈琴冰

(广东粤源工程咨询有限公司，广州 510600)

1 概 述

岩石是天然产出的、由一种或多种矿物或其他物质构成的固态集合体。力学性质的非均质性是岩石基本的性质之一，岩石内部各种矿物成分均对岩石材料的宏观力学性质有重要的影响[1]。岩石内部矿物组成成分的非均质性是造成岩石在外荷载下表现出宏观力学性质离散性的原因之一[2]。

岩石的非均质性控制在岩石的宏观力学响应，到目前为止，C.A.Tang等[3]对岩石的非均质性对岩石强度与变形特性的影响进行了大量的研究。结果表明，非均质性对于岩石强度的最大影响在于非均质性会引起加载过程中岩石内部的局部应力集中现象，从而使得岩石力学性质的弱化和破坏的快速进行[4]。由于在室内试验中难以准确测量岩石的非均质性，因此目前研究岩石的非均质性的方法主要为数值模拟。宏观力学参数的统计规律较为符合Weibull分布，因此许多学者将岩石的力学参数假定服从Weibull分布，以此来研究力学参数的非均质性对岩石强度的影响。如RFPA软件中岩石单元的力学参数可以设置为服从Weibull分布，研究表明，非均质性对裂纹扩展和强度产生很大影响[3,5]。罗荣等[6-8]采用细胞元数值模拟方法研究了Weibull分布对于模拟多矿物组成的岩石的适用性，研究表明非均质岩石的力学特性由细胞单元力学特性和其非均质特性共同决定。

采用数字图像处理技术，可以将岩石彩色照片识别出不同矿物组分的具体位置，从而可以基于真实岩石图像建立非均质模型，实现细观尺度的非均质岩石模型建模。……