动力作用下岩体裂隙扩展机制的数值模拟研究

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1、犬遣裡大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＶＥＲＳＴＹＯＦＴＩＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉ页士室位任文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—＿动力作用下岩体裂隙扩展机制的数值模拟研究ｍ±：Ｌｕ学科专业＿ＳＭ作者姓名指忌救Ｉ而梁正召教授２０１５６＿Ｊ｜答辩日期＾硕士学位论文动力作用下岩体裂隙扩展机制的数值模拟研究ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＣｒａｃｋＰｒｏａａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＲｏｃｋｐｇｕｎｄｅｒＤｙｎａｍｉｃＬｏａｄｉｎｇ作者姓名：李聪聪

2、学科、专业：岩土工程学号：２１２０６０１８指导教师：梁正召教授２０１５年５月完成日期：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文行研究，是本人在导师的指导下进工作所取得的成果，。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一献。与我同工作的同志对本研究所做的贡均巳在论文中做了明碗的说明并表示了谢意。若有不实之处，

3、本人愿意承担相关法律责任。“＇学位论文题、私ｆｅ植措目：力聞如４作臂ＦＨ展）了作者签名）ｂ：日期：ｉａ＼Ｙ年（）月．．．．．Ｌ大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，随着我国经济建设的持续发展，地下岩土工程的规模不断扩大，各种复杂的岩体力学问题越来越受到重视。许多大型结构工程的失稳破坏都与爆炸、冲击等动荷一．载密切相关，如矿山开采、隧道爆破等。岩石是种典型的准脆性材料，具有显著的非，均勾性，当动荷载达到岩石的强度极限时，能量会瞬间释放并引发应力重分布使局部力学性质迅速劣化，裂隙高速扩展，工程中如处理不当将

4、可能引起重大工程事故并造成巨大的经济损失，。因此研宄动荷载作用下岩体裂隙的扩展具有重要的理论价值和实践意义。ＦＰＡ－本文采用岩石动态过程破裂分析系统Ｒｄｙｎａｍｉｃ，通过建立数值模型，对岩体在动荷载作用下裂纹扩展机制进行数值模拟研究。具体内容包括以下几个方面：１，、．通过阅读相关文献归纳概括了国内外学者对于动荷载作用下岩体的破坏形式与裂隙扩展在理论、物理试验和数值模拟等方面的研究现状。２．建立地应力作用下岩体受到爆炸作用的二维数值模型，模拟了岩体在爆破荷载作用下裂纹萌生、扩展、贯通破坏的过程。讨论了爆破应力波峰值

5、强度、应力比和围压值大小对岩体破坏形式和裂纹扩展规律的影响：。研宄结果表明（１）随着Ｋ值由０、０．２５、０．５、０．７５逐渐增大，岩体的破坏模式是近似的，最终一都是形成与最大压应力方向致的两条竖直方向的主裂纹，但是裂纹最终长度逐渐减小，说明应力比越大，岩体越不容易发生破坏。（２）爆炸应力波峰值对裂纹扩展有重要影响，峰值越大，裂纹扩展能力越强。＝（３）当应力比Ｋ１时，孔洞周围出现四条互相垂直的主裂纹，且随着围压值不断增大，岩体内初始应力场改变，破坏由拉剪破坏转变为剪破坏为主，最终裂纹长度逐渐减小，围压大小对爆破裂纹

6、扩展能力有明显的抑制作用。３．建立含单条预制裂隙岩石试样的数值模型，模拟了在动荷载作用下岩石试样中预制的单条裂隙扩展过程，研究了应力波波长、峰值以及预制裂纹倾角对裂纹扩展方式的影响，并讨论了动力与静力作用下的裂隙扩展差异。研究结果表明：（１）当应力波波长相对很短时，在平行于预制裂纹上方萌生新的裂纹，长度与预制裂纹一致当应力波波长逐渐增大，在预制裂纹两尖端产生垂直于预制裂纹的翼裂纹；一并逐渐向岩石试样上下两端发展定程度，岩石试样的破坏模式；当应力波波长增大到与静荷载作用下颇为接近。（２）岩石试样的破坏程度随着应力波

7、峰值的增大而增大。（３）预制裂隙，角度越大，岩体越不容易发生破坏岩体强度呈现逐渐提高。－－Ｉ动力作用下岩体裂隙扩展机制的数值模拟研究．（４）当应力波很短时，裂纹扩展方式主要由应力波波长控制，预制裂纹倾角的影响不明显。（５）动、静荷载作用下，岩石试样的破坏模式有很大区别。应力波在平行于节理，，而静力条件下更容易出现翼型裂纹面迎波面方向产生反射拉伸波出现层裂现象。关键词：动荷载；；应力波；裂纹扩展；破坏形式数值模拟－－ＩＩｉ．大连理工大学硕士学位论文ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＣ

8、ｒａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＲｏｃｋｕｎｄｅｒＤｙｎａｍｉｃＬｏａｄｉｎｇＡｂｓｔｒａｃｔｔＷｉｔｈ