岩石三维破坏过程分析方法梁正召.ppt

空间等间距裂纹模拟 4、高性能并行计算及其应用 离心加载模拟方法 ＋ ＋ || 离心机基本原理 破坏过程分析 数值计算 离心加载模拟方法 沪蓉西八字岭分岔隧道三维隧道计算网格 （局部） 沪蓉西八字岭分岔隧道物理模拟试验 最大拉应变 损伤区 Point loading fracture Arch dam fracture process under earthquake wave (Dr. Zhong Hong and Professor Lin Gao) 大连理工大学 土木水利学院 试件形状效应 3、岩石破坏力学性质的数值研究 H/W=0.5 H/W=1.0 H/W=2.0 H/W=3.0 试件形状效应 3、岩石破坏力学性质的数值研究 长宽比和强度之间的关系 应力-应变全过程曲线 ISRM建议范围(H/W2.5) 试件形状效应 3、岩石破坏力学性质的数值研究 形状效应 端部效应 变形破坏局部化 = ＋ 1、长宽比增加,脆性破坏增强,峰值强度减小. 2、细长岩石：主要是以劈裂的形式破坏 宽扁岩石：表面上出现了竖向裂纹，在内部形成了剪切带 3、即使排除端部摩擦效应，形状效应依然很明显. 加载端部效应 端部效应： 岩石和加载垫板刚度不匹配，导致变形不协调，引起水平方向摩擦力 3、岩石破坏力学性质的数值研究 加载端部效应 Ep/Es＝0 Ep/Es＝0.1 Ep/Es＝1 Ep/Es＝5 Ep/Es＝10 Faihurst C：A study of brittle rock failure in laboratory impression experiments. Int J Rock Mech Min Sci, 1970, 7: 561-575 Van Mier JGM. Fracture Process of Concrete. Rotterdam: Balkema, 1995. 3、岩石破坏力学性质的数值研究 直接拉伸试验 m=1.5 m=2.0 m=5.0 m=10.0 3、岩石破坏力学性质的数值研究 直接拉伸试验 直接拉伸试验中的拉伸应力场转移变化 3、岩石破坏力学性质的数值研究 直接拉伸试验 直接拉伸试验中的空间裂纹分布形态 3、岩石破坏力学性质的数值研究 直接拉伸试验 ———预制开口直接拉伸断裂 损伤分形VS.加载位移 m=1.5 m=2.0 m=3.0 m=6.0 m=15.0 损伤分形VS.均质度 破坏集团VS.均质度 3、岩石破坏力学性质的数值研究 直接拉伸试验 ———预制开口直接拉伸断裂 拉伸过程中的应力－应变关系以及声发射、损伤破坏分形演变 3、岩石破坏力学性质的数值研究 真三轴试验 3、岩石破坏力学性质的数值研究 σ1 σ2 σ2 σ3 σ1 真三轴试验 3、岩石破坏力学性质的数值研究 σ1 σ2 σ2 σ3 σ1 真三轴试验和中间主应力效应 3、岩石破坏力学性质的数值研究 σ3=0MPa σ3=10MPa σ3=5MPa σ2 F σ1 σ2 F σ1 3、岩石破坏力学性质的数值研究 真三轴试验和中间主应力效应 （a）σ2=0 （b）σ2=5 （c）σ2=15 （d）σ2=20 （a）σ2=10 （b）σ2=20