花岗岩热破裂数值模拟研究

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随着当今世界经济高速发展,不可再生资源逐步面临着枯竭。矿山资源进入深部开采阶段,大量隧道等地下空间工程大量的修建,石油的二、三次开采,地热资源的开发,高放射性废物的地质处置,这些都迫切需要考虑深部岩石热破裂的力学特性问题,有着十分重要的科学意义和工程意义。  本文以花岗岩为研究对象,基于离散单元法,利用颗粒流数值计算软件PFC模拟研究了温度和围压对花岗岩的力学特性的影响。通过与室内物理试验曲线的对比,初步验证了该方法的可行性。  本文主要研究内容如下:  (1)采用颗粒流数值软件PFC进行了花岗岩单轴压缩试验、巴西劈裂试验和常规三轴试验,通过与室内物理试验曲线的对比验证,系统的研究了颗粒流数值模型中由细观参数控制得到的对宏观参数(如弹性模量,泊松比等)的响应行为,得到了花岗岩的细观裂纹的发展变化规律。数值模拟的应力—应变结果与室内物理试验应力—应变关系虽然不完全一样,但大体趋势一致。  (2)采用颗粒流数值软件PFC进行了考虑温度和围压作用下花岗岩的热破裂的模拟研究,通过模拟研究得到了应力-应变曲线、破坏形式,以及花岗岩热破裂细观裂纹的发展变化规律。
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