含层理及孔洞岩石断裂数值模拟及理论研究

摘要

研究裂隙、孔洞的物理力性质对于揭示深埋地下岩体节理裂隙及孔洞结构的力学性能具有重要的理论价值及工程意义,因此,基于统计损伤理论对试样进行了数值试验,并推导了损伤本构方程,讨论了层理沿层及穿层破坏的机理.研究结果表明:岩石孔-隙试样的裂纹形态主要包括拉伸裂纹(T)、剪切裂纹(S)和远场裂纹(R),不同预制裂纹下的试样裂纹扩展模式不同;应力-应变曲线一共分为3个阶段,即线弹性变形阶段、非线性变形阶段与残余变形阶段;基于孔隙数值模型的单轴压缩的数值试验表明,裂纹扩展规律与试验结果相似度高,峰值强度也与试验值类似;类岩石损伤变化分为4个阶段,分别是线弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹加速扩展阶段及损伤平稳发展阶段,损伤度范围为0.72～ 0.87;层理抗拉强度及倾角是影响裂隙的沿层及穿层破坏的关键因素.