弹性模量对岩样破坏前兆及全部变形特征的影响

摘要

利用FLAC内嵌语言编制的计算平面应变压缩岩样轴向、侧向、体积应变及泊松比的FISH函数,计算了弹性模量不同时单缺陷岩样的全部变形特征,研究了弹性模量对岩样的破坏过程及前兆的影响.在峰前及峰后,岩石的本构模型分别取为线弹性模型及莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型.当弹性模量不是较高时,岩样自始至终仅出现一条倾斜的剪切带.当弹模较高时,最终剪切应变仅强烈集中于贯通岩样的剪切带内部.剪切带倾角在Arthur与Coulomb倾角之间,且随弹模的增加而降低,经典理论对此不能解释.随着弹模的增加,峰值应力增加,峰前的应力-轴向应变曲线变得陡峭,峰后的应力-轴向应变曲线的斜率几乎不变.随着弹模的增加,峰值强度所对应的轴向应变及侧向应变的大小均降低;应力-侧向应变曲线软化段变得陡峭.随着弹模的降低,侧向应变-轴向应变曲线、泊松比-轴向应变曲线及体积应变-轴向应变曲线在峰前发生转折(偏离线性状态)的程度越来越大;非弹性轴向应变增加;材料缺陷附近的最大剪切应变增量增加.岩样破坏的前兆随着弹性模量的降低而逐渐增强.