应变软化模型中内聚力对模拟结果影响的数值模拟研究

杜学领

(贵州理工学院 矿业工程学院，贵州 贵阳 550003)

0 引 言

应变软化模型是岩体研究中常用的本构模型，尽管该模型来源于摩尔库伦模型，但在峰后特性方面，应变软化模型被认为是与真实岩体特性更加接近的模型。因此，在岩石力学及岩土、矿业工程等领域，应变软化模型应用广泛。

在FLAC3D数值模拟中，Itasca公司将摩尔库伦模型设定为理想弹塑性模型，达到峰值强度后，一般将会保持稳定；应变软化模型的峰前特性与摩尔库伦模型几乎没有差异，但在峰后则表现为脆性突然破坏或阶段性软化破坏[1]。物理实验中，往往能够观察到煤岩体的峰后软化特性，如砂岩在三轴围压下的测试表明，应变为0.005～0.04时达到峰值强度，而后进入峰后软化阶段[2]；化学腐蚀作用下，黑云片岩峰值载荷所对应的应变量为0.18～0.28，化学腐蚀作用使达到峰值载荷所需的应变量增加[3]；不同加载速度下，岩石的峰值载荷应变为0.28%～0.43%，而煤的应变为0.38%～0.75%，甚至可达到1%[4]。李鹏飞等[5]通过对花岗岩的三轴实验分析认为,岩石内摩擦角会随着塑性参数而变化，但残余内摩擦角与初始内摩擦角值相差不大；陆银龙等[6]通过软弱泥岩的常规三轴试验则认为，广义内摩擦角会随着围压增大而显著降低，但在峰后软化阶段基本保持不变；经纬等[7]分析认为，岩石峰后内摩擦角可近似看作是不变的；亦有研究指出含水率、粗颗粒含量、内摩擦角等对断层泥的软化特性产生主要影响[8]。可见，目前对于内摩擦角已有一定研究，但对于内聚力的评价则较少。……