水压致裂作用下岩体参数对裂纹扩展影响的数值模拟-东北大学.PDF

第３４卷第５期 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５ ２０１３年 ５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｍａｙ　２０１３ 水压致裂作用下岩体参数 对裂纹扩展影响的数值模拟 １ ２ ２ 门晓溪 ，唐春安 ，马天辉 （１．东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳　１１０８１９；２．大连理工大学 土木水利学院，辽宁 大连　１１６０２４） ２Ｄ 摘　　　要：应用真实破裂过程分析系统ＲＦＰＡ ２０－Ｆｌｏｗ，以赋予材料非均匀性为特点，采用有限元计算 方法，创建渗流－应力－损伤耦合模型．模拟分析了不同层理角度及不同岩石强度的非均质层理岩体在孔隙 水压力作用下的水压致裂过程，描述了这两种岩体参数对拉伸裂缝萌生及扩展的影响趋势．模拟分析结果表 明，层理角度和岩石强度对水压致裂作用下层理岩体裂纹扩展模式及岩体稳定性的影响是不可忽略的；随着 层理角度的增加，最大主应力及层理弱面分别对压裂裂纹的萌生和扩展起主要控制作用；在同一层理角度条 件下，随着岩石强度的减小，层理岩体的稳定性降低，其破裂模式亦产生较大的变化． 关　键　词：非均匀性；层理角度；岩石强度；水压致裂；数值模拟 ＋ 中图分类号：ＴＥ３５７１１　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５－３０２６（２０１３）０５－０７００－０４ ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＲｏｃｋｍａｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎ ＦｒａｃｔｕｒｅＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＤｕｒｉｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＦｒａｃｔｕｒｉｎｇ １ ２ ２ ＭＥＮＸｉａｏｘｉ，ＴＡＮＧＣｈｕｎａｎ，ＭＡＴｉａｎｈｕｉ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＭＥＮ Ｘｉａｏｘｉ，Ｅｍａｉｌ：ｍｅｎｘｉａｏｘｉ＠１２６．ｃｏｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｒｏｃｋｍａｓｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｄｄｉｎｇａｎｇｌｅｓ ２Ｄ ａｎｄｒｏｃｋｓｔｒｅｎｇｔｈｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＲＦＰＡ ２０Ｆｌｏｗ，ｗｈｉｃｈ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｓｔｈｅ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｃｋａｔｍｅｓｏｓｃａｌｅａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｃｏｕｐｌｅｄｓｅｅｐａｇｅｓｔｒｅｓｓｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｌｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｅｄｄｉｎｇａｎｇｌｅ ａｎｄｒｏｃｋｓｔｒｅｎｇｔｈｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓｓｔａｂｉｌｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄ．Ａｓｂｅｄｄｉｎｇａｎｇｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄ ｂｅｄｄｉｎｇｐｌａｎｅｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐａｔｔｅｒｎｏｆｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｓｒｏｃｋｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｅｄｄｉｎｇｒｏｃｋｍ