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岩土力学 2013
单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟Keywords: 裂隙岩体,加载应变率,裂隙倾角,单轴压缩,颗粒流 Abstract: 加载速率对裂隙岩体的力学性质及变形破坏均有重要影响。利用二维颗粒流程序pfc2d开展了不同倾角非贯通单裂隙砂岩试件的单轴压缩试验,研究了中等应变率对裂隙砂岩应力-应变曲线特征、裂隙尖端应力状态、特征应力状态、岩体损伤及裂隙扩展等力学响应的影响规律。裂隙岩体应力-应变曲线呈现明显的波动性,定义应力突变指标对应力突变型波动剧烈程度进行了定量统计分析:随应变率的增加,曲线应力突变波动越剧烈,且峰后明显大于峰前;随裂隙倾角的增大,波动幅度峰前增大,而峰后减小。裂隙尖端破裂应力随应变率增大均有所提高,随裂隙倾角的增大,切向剪应力总体上呈增加变化,而法向应力明显减小。尖端破裂时岩样加载应力、岩样临界扩容应力及峰值应力均随应变率增大而增大。裂隙尖端的破裂可立即引起岩体扩容,一般应变率越低,岩体裂隙尖端破裂点和扩容点越接近峰值强度。随着应变率的提高,损伤裂纹及宏观裂隙类型越多,岩体试件损伤破裂程度越强,特别是试件端部效应愈显著。裂隙首先以i型翼裂纹在其尖端起裂,而i型翼裂纹的扩展长度与加载速率与裂隙倾角具有较强的相关性。
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