剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥破裂实验与数值分析

岩石变形破裂过程数值流形方法说实话岩石变形破裂过程数值流形方法这事儿，我一开始也是瞎摸索。

我就知道这是个在研究岩石力学很有用的东西，但具体怎么搞，真的是一头雾水。

我最早是看书，找那些专门讲岩石力学数值方法的书，密密麻麻的字和公式把我搞得晕头转向的。

比如说，那些繁杂的理论推导，就像一团乱麻，完全理不清头绪。

我当时看着那些关于数值流形方法的概念，什么覆盖系统啊，数学网格啊，感觉每个字都认识，但合在一起就不知道在讲啥了。

后来我想着看论文会不会好一点。

这看论文也是有门道的，开始我就随便搜，结果好多都深奥得看不懂。

有次看到一个论文提到先从简单的二维岩石模型来理解数值流形方法，这就像你学数学先学加减法一样。

我就找了一些二维的模拟数据，来试着理解岩石在变形破裂过程中的应力应变关系啥的。

我自己还手动计算了一些简单的例子，按照论文里提到的公式，但算的时候总是出错。

我这才发现，我有个地方没理解对，就是关于离散化的处理。

这离散化就好比把一块完整的蛋糕切成一块一块的，要切得合适才行，我之前就切错了。

我还试过用一些软件来模拟，可是那些软件的参数设置又让我头疼不已。

有个软件看起来功能很全，我就直接用默认的参数设置尝试模拟岩石的破裂过程，结果模拟出来的东西完全不是那么回事。

我就又花了好多时间研究参数，发现每个参数就像一个小开关，稍微调整不对，整个结果就大相径庭。

再说说数据处理方面吧，我在收集岩石相关的数据时，有时候没有把握好数据的准确性。

我就直接把一些不可靠的数据用在模拟中，这肯定是不行的。

就像是用坏了的材料去盖房子，房子肯定不牢固嘛。

后来我才知道，在做数值流形方法模拟前，一定要仔细筛选数据，尽可能保证数据的正确性和完整性。

我有个心得就是，研究岩石变形破裂过程数值流形方法，一步步来真的很重要。

不要想着一下子就把整个复杂的东西搞明白。

先从最简单的模型理解起，把基础概念弄透彻，就像盖房子先打好地基一样。

还有就是多做对比，不同的参数设置、不同的数据来源，对比着看才会发现问题和规律。

《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言随着科学技术的发展，对地质过程的理解和研究已经成为工程和科学研究领域中重要的一环。

岩石破裂作为地质过程的重要部分，其过程分析和研究显得尤为重要。

在三维条件下，岩石的破裂过程不仅涉及复杂的物理和化学过程，而且涉及到多种尺度和多种因素的相互作用。

因此，对三维条件下岩石破裂过程的分析和数值试验方法的研究，对于我们深入理解岩石的破裂机制，提高工程安全性以及地质灾害预警具有十分重要的意义。

二、岩石破裂的物理机制与背景岩石的破裂是复杂的地质过程中的一部分，主要涉及的是在内外因素共同作用下，岩石的结构发生破坏的现象。

岩石破裂的过程中涉及到了应力的传播、裂纹的形成和发展等物理机制。

其中，这些物理机制在不同环境条件下、特别是在三维空间内的作用机理有着极其重要的研究价值。

三、三维条件下岩石破裂过程的数学描述与建模对于岩石的破裂过程进行精确的数学描述和建模，需要基于一系列的假设和简化的条件。

其中最基本的是应力和位移的关系描述，这涉及到弹性力学和塑性力学的知识。

此外，考虑到岩石的非均匀性和各向异性等特性，还需要建立更加复杂的模型。

这些模型可以用于描述在三维空间中应力场的分布、裂纹的扩展以及最终导致岩石破裂的过程。

四、数值试验方法研究针对三维条件下的岩石破裂过程，数值试验方法是一种重要的研究手段。

通过数值模拟，我们可以模拟出真实的岩石破裂过程，并对其进行详细的分析。

目前常用的数值试验方法包括有限元法、离散元法等。

这些方法各有其优点和适用范围，可以根据具体的研究需要选择合适的数值方法。

例如，在有限元法中，我们可以设置初始条件（如初始应力场、初始位移等）以及材料属性（如弹性模量、剪切模量等），然后进行求解计算得到岩体的变形和破坏状态；在离散元法中，我们可以模拟出岩石中裂纹的形成和扩展过程，以及裂纹之间的相互作用等。

五、实验设计与实施在进行数值试验时，我们需要根据研究目的和实际需求设计合理的实验方案。

《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言岩石破裂过程是地质学、岩土工程学等领域的重要研究内容。

随着科技的发展，对岩石破裂过程的研究已经从传统的实验室试验逐渐转向了数值模拟和计算机仿真。

本文旨在分析三维条件下的岩石破裂过程，并探讨其数值试验方法，为相关领域的研究提供理论依据和指导。

二、岩石破裂的基本原理岩石破裂是岩石在外力作用下产生的破坏现象。

岩石的物理性质、地质构造、温度和压力等因素都会对岩石的破裂过程产生影响。

岩石破裂过程中，通常伴随着能量释放和裂纹扩展等现象。

为了研究这些现象，我们需要了解岩石的物理性质和力学性质，如弹性模量、泊松比、强度等。

三、三维条件下的岩石破裂过程分析在三维条件下，岩石的破裂过程变得更加复杂。

需要考虑的因素包括地应力场、岩层结构、节理裂隙等因素的影响。

这些因素不仅会影响岩石的力学性质，还会影响裂纹的扩展和演化过程。

因此，在分析三维条件下的岩石破裂过程时，需要采用多种方法和手段。

首先，需要利用地质勘探手段获取岩石的物理性质和地质构造信息。

这些信息是进行数值模拟和计算机仿真的基础。

其次，需要利用岩石力学理论分析岩石的力学性质和破坏机理。

这包括对岩石的弹性、塑性、断裂等力学行为的深入研究。

最后，需要利用数值模拟和计算机仿真技术对岩石的破裂过程进行模拟和分析。

这可以更好地理解岩石的破裂机制和演化规律。

四、数值试验方法研究数值试验是研究岩石破裂过程的重要手段之一。

在三维条件下，需要采用更加先进的数值试验方法。

其中，有限元法、离散元法和颗粒流法等是常用的数值试验方法。

有限元法是一种常用的数值模拟方法，可以用于模拟岩石的弹塑性变形和破坏过程。

在有限元法中，将岩石划分为有限个单元，通过求解单元的力学平衡方程来模拟岩石的变形和破坏过程。

离散元法则是一种适用于模拟非连续介质的方法，可以更好地模拟岩层结构、节理裂隙等因素对岩石破裂过程的影响。

颗粒流法则是一种基于颗粒间相互作用的方法，可以更好地模拟岩石的颗粒特性和破坏机制。

剪切断裂韧度(K_(Ⅱc))确定的研究
孙宗颀;饶秋华;王桂尧
【期刊名称】《岩石力学与工程学报》
【年(卷),期】2002(21)2
【摘要】对含裂纹的试件施加单纯剪应力时，裂纹将偏离原裂纹面扩展，测得的
ＫⅠｃ小于ＫⅠｃ。

理论分析证明，在剪切载荷作用下裂纹扩展是由于拉伸应力引起的，并非剪切破坏。

为了抑制或消除剪切力引起裂纹尖端的拉应力，在给试件剪切力的同时，还必须给试件施加一定方向的压应力，从而在剪应力作用下．获得了剪切断裂。

在此条件下测得岩石的剪切断裂韧度ＫⅡｃ都大于ＫⅠｃ。

研究表明，产生Ⅱ型断裂是有前提条件的，即：裂纹尖端最大无因次剪应力强度因子ｆｒθｍａｘ与裂纹尖端最大无因次拉应力强度因子ｆｒθｍａｘ的比值ｆｒθｍａｘ／ｆ
ｒθｍａｘ＞１和ｆｒθｍａｘ／ｆｒθｍａｘ＞ＫⅡｃ／ＫⅠｃ。

【总页数】5页(P199-203)
【关键词】应力强度因子;开裂角;断裂韧度;断裂模式
【作者】孙宗颀;饶秋华;王桂尧
【作者单位】中南大学
【正文语种】中文
【中图分类】O346.1
【相关文献】
1.D-P准则与岩石断裂韧度K_(Ic),K_(II)c关系的研究 [J], 刘杰;李建林;周济芳;陈平山;陈兴周
2.921A船板钢的动态断裂韧度K_(ID)研究 [J], 于兆斌;张庄
3.混凝土断裂韧度K_(ⅡC)的试验研究 [J], 高洪波;徐世烺;吴智敏;卜丹
4.一种利用双悬臂梁试样确定断裂韧度K_(IC)的测试方法 [J], 周利
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《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言随着地球科学和工程技术的不断发展，对岩石破裂过程的研究变得越来越重要。

岩石破裂是地质灾害、岩土工程、地震工程等领域的重要研究内容。

在三维条件下，岩石的破裂过程具有复杂的物理特性和力学行为，因此，对这一过程的分析和数值试验方法的研究显得尤为重要。

本文旨在探讨三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法，为相关领域的理论研究和实践应用提供参考。

二、三维岩石破裂过程的物理特性和力学行为岩石破裂过程的物理特性和力学行为十分复杂。

在三维条件下，岩石的破裂受到多种因素的影响，如应力分布、温度变化、湿度变化等。

这些因素相互作用，导致岩石的破裂过程具有非线性、多尺度、多物理场耦合等特点。

因此，对三维岩石破裂过程的物理特性和力学行为进行深入研究，对于准确描述和理解岩石的破裂行为具有重要意义。

三、三维岩石破裂过程的分析方法为了更好地理解三维岩石破裂过程，需要采用先进的分析方法。

目前，常用的分析方法包括理论分析、实验研究和数值模拟等。

其中，数值模拟是研究三维岩石破裂过程的重要手段。

通过建立岩石的数值模型，可以模拟岩石在不同条件下的破裂过程，从而揭示其破裂机制和物理特性。

常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法、有限差分法等。

这些方法在岩石力学和工程领域得到了广泛应用，为岩石破裂过程的研究提供了强有力的工具。

四、三维岩石破裂过程的数值试验方法研究数值试验是研究三维岩石破裂过程的重要手段。

通过建立岩石的数值模型，可以在计算机上模拟岩石的破裂过程，从而了解其破裂机制和物理特性。

为了更好地进行数值试验，需要选择合适的数值模型和算法。

常用的数值模型包括连续介质模型和非连续介质模型。

连续介质模型适用于描述岩石的连续变形和破裂过程，而非连续介质模型则更适用于描述岩石的断裂和破碎过程。

此外，还需要选择合适的算法来求解数值模型中的方程和方程组，如有限元法、离散元法等。

在数值试验中，还需要考虑边界条件和材料参数的选择。

双轴加压下双裂隙类岩石材料破坏试验与数值连帅龙;万文;赵延林【摘要】The biaxial compression experiments of rock-like materials with two flaws are carried out under different rock bridge liagament angle, and lateral pressure. It obtains the influence of various factors on crack propagation, penetration of rock like materials. The results of physical experiments are verified by discrete element method.%对含有2条预制裂隙的类岩石材料试件进行了双轴压缩试验, 研究了岩桥倾角以及侧向压力对双裂隙类岩石材料裂纹的扩展与贯通的影响, 并应用离散元法进行数值模拟, 对物理试验的结果进行了验证.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】6页(P45-50)【关键词】类岩石材料;双轴压缩;扩展与贯通;离散元法【作者】连帅龙;万文;赵延林【作者单位】湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭 411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭 411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭 411201【正文语种】中文【中图分类】TU452经过长期岩层构造与地质运动的影响,岩体内部会产生微观裂纹和一些细观内部的缺陷,导致岩体在复杂的地质环境中,进一步形成宏观节理裂隙,断层等不同尺度以及不同类型的缺陷.在实际工程中,受自然因素和人为因素的影响,岩体中的节理裂隙不断的扩展,从而会导致岩体产生失稳、塌方、滑坡以及隧道内突水等工程问题,并造成惨重的经济损失和人员伤亡.因此对裂隙岩体节理扩展与贯通模式的研究有重要的意义和深远的影响.为了分析含裂隙的类岩石材料的破断机制,国内外不少学者利用混凝土等类岩石材料,研究裂隙类类岩石材料的起裂扩展及贯通破坏[1-5].Zhao Y等[6,7]基于含2条预制裂隙的类岩石材料的双轴压缩试验,研究了含2条预制裂隙的类岩石材料的开裂及应力应变行为,特别是裂隙尖端的局部应变集中.杨圣奇等[8],对含断续预制裂隙的大理岩进行了单轴压缩试验,研究裂隙参数对大理岩变形破坏特征的影响.曹平等[9],在单轴压缩条件下,对含有预制裂隙的混凝土材料进行研究,对试件破坏模式和单轴抗压强度的影响因素进行了分析.Wong等[10]在单轴压缩的条件下,对含有多条平行预制裂隙类岩石材料的裂纹的产生、扩展和贯通规律进行了研究.以上研究对类岩石材料的起裂扩展及贯通破坏有一定的意义,但对于侧向压力对岩石试件裂纹扩展情况的研究较少.本文基于学者们的研究,以含2条预制裂隙的类岩石材料为试验对象,研究了岩桥倾角和侧向压力对双轴压缩下含2条预制裂隙的类岩石材料试件裂纹扩展的影响,分析了预制裂隙类岩石材料裂纹的起裂、扩展及贯通的规律,并且运用PFC2D离散元颗粒流数值模拟软件进行了数值模拟,对物理试验结果进行了验证.1 预制双裂隙岩样的双轴压缩试验1.1 试件制备及空间布置试验试样是由一定比例的白水泥、砂子、水(m水泥︰m沙︰m水=2︰2︰1)制的作类岩石材料,制作试件前,将砂子采用0.85 mm的筛子筛选以去除其中的杂质,试验模具采用钢制模具,成型模具内部尺寸:长×宽×高=150 mm×150 mm×30 mm,岩桥长度为L=2a=20 mm,预制裂隙倾角为30°;预制岩桥倾角为0°,30°,60°,90°,具体裂隙空间布置如图1.图1 试件几何布置图以及制备完整的试样在试样浇筑完毕后,把双面擦拭机油的 0.1 mm 厚的云母片插入预先制定的裂隙位置.在室温环境下养护至12 h左右,脱模,并云母片将抽出;试样脱模后,检查试件的平整度以及预制裂隙的贯穿性,用纱布等对出现表面粗糙、形状不规则的试件进行打磨,去除尺寸不符合试验要求的试样,并重新制作,将试件放入水中养护28 d.1.2 试件的加载图2 双轴压缩加载试验设备采用RYL600岩石剪切流变仪,试验前在试件的受压接触端面涂抹润滑油以防止试件端部出现应力集中.首先以100 N/s加载速率加载至试验方案设定的侧向压力(0.0,0.5,1.0 MPa),然后再以150 N/s的加载速率施加轴向荷载,直至试件破坏.采用高清数码相机捕获试件的起裂、扩展、贯通、破坏全过程.试验装置如图2所示1.3 岩桥倾角对裂纹扩展规律的影响如表1所示.当β=0°时,在加载过程中2条预制裂隙的内尖端与外尖端附近以张拉的形式开始发生起裂产生翼型裂纹,其中上部裂隙的外尖端附近裂纹向试件上边界扩展,内尖端则朝向试件下边界扩展,随着轴向应力的增大,2条预制裂隙中间的岩桥部位开始出现剪切破坏,形成1条不规则形状的剪切裂纹在岩桥间贯通,并伴随着片状碎块脱落.与此同时,在试件的下部裂隙的外尖端附近出现斜剪切裂纹并向试件的左侧边界扩展.岩桥间是以1条与预制双裂隙所共面的共面剪切裂纹贯通,剪切裂隙出现时间较晚,最终当翼型裂纹扩展至试件边界时,试件发生失稳破坏.当β=30°时,试件的破坏过程与岩桥倾角为0°相似,岩桥间是以1条与预制双裂隙所共面的共面剪切裂纹贯通.当β=60°时,在加载过程中首先在上部预制裂隙的外尖端附近出现张拉破坏,进而产生翼型裂纹,并且以曲线的形式向试件的上部边界扩展,同时试件的下部裂隙的外尖端附近产生1条翼型裂纹向试件的下部边界扩展.同样的,下部裂隙的内尖端产生1条翼型裂纹向上部裂隙的内尖端方向扩展.随着轴向应力的增大,此时上部裂隙的内尖端附近开始出现剪切破坏并产生1条剪切裂纹向下部扩展,与下部裂隙内尖端产生的翼型裂纹在岩桥内形成搭接,进而贯通整个岩桥.此时岩桥间是以翼型+剪切的混合裂纹所贯通,由于剪切裂纹稍稍滞后于翼型裂纹出现,所以搭接位置更加趋近于上部预制裂隙的内尖端附近.最后试件预制裂隙外尖端附近产生的翼型裂隙扩展至试件的边界,试件失稳破坏.当β=90°时,在加载过程中上部预制裂隙与下部预制裂隙的外尖端附近分别出现张拉破坏产生翼型裂纹,并分别向试件上下两个边界扩展.同时试件的上部裂隙的内尖端附近产生1条翼型裂纹向下方扩展,试件下部裂隙的内尖端附近产生1条翼型裂纹向上方扩展.随着轴向应力的增加,下部裂隙的外尖端附近产生1条横向剪切裂纹,并向试件的左侧边界沿不规则方向扩展(形状大致呈下凹状).2条内尖端裂纹并未在岩桥范围内搭接,而是相互错开,直至与预制裂隙相交,在岩桥范围内形成贯通,此时岩桥间是以双翼型裂纹贯通,双翼型裂纹与2条裂隙封闭成1个近似四边形的形状,当翼型裂纹逐渐的扩展到试件的边界时,试件失稳破坏.表1 岩桥倾角对裂纹扩展规律的影响侧向应力/ MPa1.01.01.01.0裂隙倾角/(°)30303030岩桥倾角/(°)0306090试验试样裂纹扩展结合上述分析可知,当预制裂隙倾角与侧向压力一定的条件下,随着岩桥倾角的增大,试件裂纹的扩展规律：剪切型裂纹贯通破坏模式→剪切+翼型张拉裂纹混合贯通破坏模式→翼型张拉裂纹的贯通破坏模式.裂纹贯通的条数从单条裂纹贯通逐渐转化为双条裂纹贯通的形式.1.4 侧向压力对裂纹扩展规律的影响如表2所示,当试件的加载方式为单轴压缩(侧向压力为0 MPa)时,在2条预制裂隙的内外尖端附近分别以张拉破坏的形式发生起裂产生翼型裂纹.随着轴向压力的增大,翼型裂纹不断扩展并在岩桥内通,随后当外尖端附近产生的翼型裂纹分别扩展至试件上下边界,试件失稳破坏.试件的破坏裂纹主要是以翼型裂纹为主,剪切裂纹稍发育或不发育,破坏方式为张拉型破坏.当侧向压力为0.5 MPa时,与侧向压力为0 MPa的情况类相似,试件的破坏裂纹以翼型裂纹为主,剪切裂纹虽已开始逐渐发育,但扩散并不明显,仅仅个别位置出现剪切破坏,试件整体的破坏方式为张拉型破坏.当侧向压力为1.0 MPa时,首先下部裂隙的内外尖端与上部裂隙的外尖端附近以张拉破坏的形式出现翼型裂纹,随着轴向荷载的增加,上部裂隙的内尖端附近发生剪切破坏,产生斜剪切裂纹并不断地向岩桥方向扩展,以及与上部裂隙大致共面的共面剪切裂纹向试件左侧边界扩展.最后试件预制裂隙的外尖端附近产生的翼型裂纹逐渐扩展至试件边界,试件发生失稳破坏.试件的部分位置出现剪切破坏,剪切裂隙已大面积发育并扩展,但张拉破坏仍旧占主导地位,试件的整体破坏方式为张拉型+剪切型破坏.结合以上分析可知,当试件的预制裂隙倾角与岩桥倾角一定的条件下,随着侧向加载应力的增大,翼型张拉裂纹发育减少,而剪切型破坏裂纹明显增加.试件的破坏过程:翼型张拉破坏→翼型+剪切型破坏.表2 侧向压力对裂纹扩展规律的影响裂隙倾角/(°)303030 岩桥倾角/(°)606060侧向压力/MPa00.51.0试验试样裂纹扩展2 预制双裂隙岩样双轴压缩数值分析2.1 计算模型及参数选取图3 数值模型PFC2D是一种通用的离散单元方法,可以用来模拟岩石的行为,尤其是岩石的断裂特征.在PFC2D中建立模型主要由3个因素所定义,即颗粒、键(颗粒与颗粒间的黏结)和墙. 本文中所建立的数值模型由54 323个颗粒和16 339个平行键组成(图3).为了模拟轴向载荷,固定模型的下部边界,控制模型的上部边界以恒定速率加载轴向应力.此外,本模型中布置了5 625个环状监测区域,以监测应力加载动态过程中的拉伸和剪切应力.本次数值模拟模型的微观及宏观参数,如表3.表3 数值模型的微观和宏观性质微观参数数值宏观参数数值最小半径 /mm0.24颗粒最大半径/最小半径1.66颗粒接触模量/GPa9.5单轴压缩应力/MPa22.3颗粒法向刚度/剪切刚度2.5颗粒摩擦系数0.5平行键模量 /GPa1. 95弹性模量 /GPa2.1平行键的法向刚度/剪切刚度2.5泊松比0.24平行键强度/MPa15.7裂纹扩展阻力/ (Nm/m2)50.2平行键的剪切强度 /MPa15.7断裂强度因子/ (MPa∗m1/2)0.32 2.2 岩桥倾角对试件破坏规律的影响在侧向压力为0.5 MPa的情况下,裂隙倾角α为30°时不同岩桥倾角的裂纹扩展模拟图如图4所示.显然,当岩桥倾角相对较小时,岩桥处未能形成搭接贯通如图4a和图4b.但是当岩桥倾角增加到60°时,岩桥处裂纹贯通.不过,这个推论值得进一步研究.随着岩桥倾角β进一步增加到90°,图4d显示了一个拉伸裂隙在岩桥内形成贯通.另外,在裂缝尖端附近产生了几个拉伸和剪切裂纹.从图4可以看出,随着β值的逐渐增大,岩桥结合面由拉伸剪切模式变为张拉模式.图4 α为30°时不同岩桥倾角裂纹扩展数值模拟不同岩桥倾角作用下的数值模拟实验结果与物理试验所得出的结论吻合度较好,进一步验证了岩桥倾角对裂纹扩展规律的影响.2.3 侧向压力对试件破坏规律的影响图5显示了当裂隙倾角α为30°，岩桥倾角为90°时随着侧向压力不断增加的数值模拟的试验结果.显然,当侧向压力相对较小时,岩桥处形成双裂隙以张拉破坏的形式贯通如图5a.而当侧向压力增加至0.5 MPa时,岩桥处仅仅由一条张拉裂纹发生贯通,如图5b.随着侧向压力进一步增加至1 MPa时,在试件的岩桥处虽然也形成了张拉裂纹,但其张拉破坏程度不足以使其在岩桥处贯通,如图5c.从数值模拟结果中也很明显可以看到随着侧向压力的不断增加,在两条预制裂隙的岩桥处所产生的张拉破坏程度逐渐减小,但是在预制裂隙外尖端附近产生的剪切裂纹越来越明显.图5 α为30°,β为90°时不同侧向压力裂纹扩展数值模拟不同的侧向压力作用下的数值模拟实验结论与物理试验所得出的结论相吻合,进一步验证了侧向压力对裂纹扩展规律的影响.3 结论1)当裂隙倾角与侧向压力一定的情况下,随着岩桥倾角的增大,试件裂纹的扩展规律:从单条裂纹贯通逐渐变为双条裂纹贯通的形式,从裂纹类型角度分析,岩桥处由剪切裂纹破坏→剪切+翼型张拉裂纹混合破坏→翼型张拉裂纹破坏.2)当岩桥倾角与裂隙倾角一定的情况下,随着侧向应力的增大,翼型张拉裂纹发育减少,而剪切型破坏裂纹明显增加.试件的破坏规律为:翼型张拉裂纹破坏→翼型+剪切裂纹破坏→剪切裂纹破坏.3)当裂隙倾角与侧向压力一定的情况下,随着岩桥倾角的增大,对岩桥区域的拉应力集中有着显著的促进作用;当岩桥倾角与裂隙倾角一定的情况下,随着侧向压力的增加,张拉破坏受到抑制,而剪切破坏得到促进.数值模拟结果与物理试验结论相吻合,进一步验证了结论的准确性与可靠性.参考文献:【相关文献】[1] 李宁,张平,陈蕴生.裂隙岩体试验研究进展与思考[C]//中国岩石力学与工程学会第七次大会论文集.北京:中国科学技术出版社,2002:63-69.[2] 张波,李术才,张敦福,等.含充填节理岩体相似材料试件单轴压缩力学性能试验及断裂损伤研究[J].岩土力学,2012,33(6):149-154.[3] Vasarhelyi B, Robert A. Modeling of crack initiation , Propagation and coalescence in uniaxial compression[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2000, 33(2): 119-139. [4] 张庆伦,赵延林,刘杰,等.剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥破裂试验与数值分析[[J].矿业工程研究,2012,27(2):31-36.[5]赵延林,万文,王卫军.类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟[J].岩土工程学报，2013(11):2097-2109.[6] Zhao Y, Zhang L, Wang W, et al. Cracking and Stress-Strain Behavior of Rock-Like Material Containing Tow Flaws Under Uniaxial Compression[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, 49 (7) : 2665-2687 .[7] Wang M, Ping C, Zhao Y L, et al.Crack growth analysis for rock-like materials with ordered multiple pre-cracks underbiaxialcompression [J]. Journal of Central South University, 2017, 24(4): 866-874.[8] 杨圣奇.断续三裂隙砂岩强度破坏和裂纹扩展特征研究[J].岩土力学,2013(1):31-39.[9] 蒲成志,曹平,赵延林,等.单轴压缩下多裂隙类岩石材料强度试验与数值分析[J].岩土力学,2010,31(11):3661-3666.[10] Wong L N Y, Einstein H H. Systematic evaluation of cracking behavior in specimens containing single flaws under uniaxial compression[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2009, 46(2):239-249.。

岩石破碎与破裂行为的数值模拟随着科技的不断发展，数值模拟在各个领域都得到了广泛的应用。

在岩石力学领域，数值模拟可以帮助我们了解岩石的破碎与破裂行为，为工程设计和地质灾害预测提供依据。

岩石是由许多颗粒组成的，这些颗粒之间以不同的方式相互联系。

在外界的作用下，岩石可能会发生破碎和破裂。

为了研究这些现象，我们需要将岩石的物理特性和数学模型相结合，进行数值模拟。

首先，我们需要了解岩石的物理特性。

岩石具有各种力学参数，如抗拉强度、抗压强度、断裂模量等。

这些参数可以通过实验测量得到，然后输入到数值模拟程序中。

接下来，我们需要建立数值模拟的数学模型。

常用的数值模型包括有限元法、离散元法和连续介质力学模型等。

这些模型基于不同的假设和数学原理，可以用来描述岩石的破碎与破裂行为。

有限元法是最常用的数值模拟方法之一。

它将岩石划分为许多小的单元，并根据岩石的物理特性和边界条件，求解出每个单元的位移和应力分布。

通过对岩石内部各个位置的位移和应力进行计算和分析，可以得到岩石的破裂和破碎过程。

离散元法是另一种常用的数值模拟方法，它将岩石中的每个颗粒都看作一个独立的个体，通过计算颗粒之间的相互作用力，来模拟岩石的破裂和破碎行为。

与有限元法相比，离散元法更适用于描述岩体中存在大量颗粒的情况。

除了有限元法和离散元法，连续介质力学模型也被广泛应用于岩石破碎与破裂行为的数值模拟。

这种模型假设岩石是一个连续的介质，通过求解岩石的运动方程和应力平衡方程，得到岩石的变形和破碎情况。

通过数值模拟，我们可以观察到岩石的破裂和破碎行为，以及内部应力和位移的分布情况。

这些信息对于工程设计和地质灾害预测都非常重要。

例如，在隧道开挖工程中，我们可以通过数值模拟来评估岩石的稳定性，进而确定开挖的方法和参数。

在地震预测中，数值模拟可以帮助我们了解地震波在岩石中传播和扩散的过程，提供地震烈度和震源机制的预测。

当然，数值模拟也有一些局限性。

首先，数值模拟需要大量的计算资源和时间。

含裂隙岩石裂纹扩展与剪切特性的数值研究
冯豪天;陈俊智;任春芳
【期刊名称】《中国安全生产科学技术》
【年(卷),期】2022(18)6
【摘要】为研究直剪条件下含交叉裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性,基于PFC^(2D)研究直剪条件下含裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性。

研究结果表明:直剪过程可分4个阶段:Ⅰ初始平静阶段、Ⅱ裂纹单一扩展阶段、Ⅲ裂纹复杂扩展阶段、Ⅳ破坏阶段;法向应力越大,Ⅱ,Ⅲ阶段的裂纹扩展程度受到抑制;岩石中含单裂隙时,随裂隙角度α的增加,抗剪强度的变化趋势基本一致,遵循先降后增的规律;含交叉裂隙时,当主裂隙角度α=120°,150°时,抗剪强度随次裂隙角度β的增加呈先减小后增大的趋势,抗剪强度最小值均出现在β=30°;加固含裂隙岩体时,预防裂隙或者潜在破坏面两侧的岩体产生位移差,使其加固后成为1个稳固整体,是避免岩体产生裂纹导致破坏的重要手段。

【总页数】7页(P134-140)
【作者】冯豪天;陈俊智;任春芳
【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X936;TU45
【相关文献】
1.三维含表面裂隙岩体裂纹扩展数值模拟研究
2.双轴压缩下双裂隙类岩石材料力学特性及裂纹扩展
3.双孔洞式双裂隙类岩石力学特性及裂纹扩展分析
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岩石破裂与裂隙扩展的实验与数值模拟
岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的常见问题，对于地震、岩溶、滑坡等地质灾害的研究具有重要意义。

为了更好地研究这些问题，科学家们进行了大量的实验和数值模拟。

在实验方面，科学家们通常采用岩石力学试验机进行研究。

通过施加不同的载荷和应力条件，观察岩石的破裂和裂隙扩展情况。

实验结果表明，岩石的破裂和裂隙扩展与岩石的物理性质、应力条件、载荷等因素密切相关。

例如，当岩石受到较大的压力时，容易出现裂隙扩展和破裂现象。

在数值模拟方面，科学家们通常采用有限元方法进行模拟。

通过建立岩石的数学模型，对岩石的应力、变形、破裂等情况进行计算。

数值模拟可以更加精细地探究岩石破裂和裂隙扩展的机理和规律，为地质灾害的预测和防治提供重要依据。

同时，科学家们也在不断探索新的实验方法和数值模拟技术，以提高研究的精度和可靠性。

例如，近年来出现的数字岩石技术可以更加真实地模拟岩石的物理性质和结构特征，为岩石破裂和裂隙扩展的研究提供了新的思路。

总之，岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的重要问题，科学家们通过实验和数值模拟等手段进行研究，为地质灾害的预测和
防治提供了重要依据。

随着技术的不断进步，相信在未来会有更多更精确的方法用于探究这一领域的问题。