非均质性对岩石宏观力学特性的影响机制

摘要

岩石材料具有材料强度分布不均匀性和材料空间组构随机性的双重特性,从本质上看两种特性都属于岩石材料的非均质性,都对岩石力学性质有深刻影响.在以往的研究中,通常使用有限元法和Weibull分布函数模拟岩石材料强度的非均质特点,用变异系数定义非均质度的大小,得到非均质度与岩石强度力学特性之间的关系,缺少了对材料组构随机性的探索.使用DDA方法和正态分布函数建立非均质脆性岩石单轴压缩数值实验模型,研究了非均质度和材料组构对岩石强度的影响.研究结果表明:随着岩石非均质度的增大,岩石的极限承载力减小;岩石中两接触单元的弹性模量差异越大,应变差异越大,接触面成为易发生破坏的力学薄弱环节.在相同非均质度的岩石样本中,不同组构的样本力学薄弱环节分布不同,导致岩石破裂路径和力学特性也不相同.