非均质岩体压剪破坏数值模拟研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:teddy18chen
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岩体作为工程上广泛遇见的复杂工程介质,具有非均质特征,因此计算岩石的剪切破坏等损伤问题一直是学者们研究的热点,如地下硐室在受到顶板自重而产生的塑性变形区域已成为研究学者们关注的重点。传统的有限元计算法,是建立在均质性假设基础之上,不能较真实的模拟岩石压剪破坏后形成的自然弹塑性状态。本文基于韦伯分布理论,利用FORTRAN语言,依据非均质岩石剪切破坏准则,采用弹性全量法分级加载,编写出非均质岩石剪切破坏程序。基于非均质岩石弹塑性平面理论,模拟计算矩形非均质岩石损伤状态,得出岩石的应力场和变形场明显受到岩石非均质性的影响,岩石损伤的基元数量多,其分布表现出无序、随机的特点。继而模拟非均质拱形硐室在受压荷载作用下的变形、破坏分析。得出由于硐室上覆岩层重力压荷载作用下,拱形硐室的顶底板是高应力集中区,硐室上部区域出现明显的漏斗形破坏区域,下部出现明显的倒漏斗破坏区域。由此可得出,在高应力作用下,顶板极易发生坍塌,底板极易发生底鼓。虽然硐室两帮没有承受到过大的拉应力,但是由于硐室上下受到挤压作用,硐室岩石整体受到挤压,随着能量的积累,两帮将存在很大的体积突变可能。通过模拟不同均质度模型在单轴受压作用下的破坏过程。得出均质度是影响岩石宏观强度的重要参数,当均质度系数越大时,岩石结构宏观强度越大,弹性模量分布越均匀,抗压剪能力越强;当均质度系数越小时,岩石结构宏观强度越小,弹性模量分布越不均匀,抗压剪能力越差。因此,模拟非均质岩石压剪破坏为预测岩石结构整体稳定性提供了一定依据。
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