本文選題：巖體裂隙　切入點：FLAC3D　出處：《中國地質大學(北京)》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：巖體裂隙的萌生與擴展機理及巖體的破壞過程研究一直為相關領域眾多專家學者所重視。眾所周知,許多巖體工程的失穩(wěn)破壞都與其內(nèi)部裂隙擴展貫通有著一定的關系。巖體是一種具有不連續(xù)性和非均勻性特性的復雜材料,巖體裂隙擴展理論也不夠完善,并且在利用真實巖體制作的試件進行裂隙擴展試驗時,受觀測手段的限制,從而很難觀測到巖體內(nèi)部裂隙擴展過程,導致難以準確地獲得裂隙擴展的規(guī)律,但數(shù)值試驗卻可以做到這一點,因而可以借助數(shù)值模擬對巖體裂隙擴展問題進行研究并獲取裂隙擴展規(guī)律。目前,雖然已有不少學者們采用有限差分軟件FLAC3D對巖體中的裂隙擴展的過程進行了模擬研究,且其所采用的本構模型以摩爾庫倫模型為主,但從其模擬結果可以發(fā)現(xiàn)裂隙前端區(qū)域顯現(xiàn)出大片塑性區(qū),卻難以模擬出新生裂紋的線條狀擴展狀態(tài)和貫通過程。因此,有必要選擇更為適合的本構模型對裂隙擴展情況進行分析研究。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)系統(tǒng)介紹了巖體中裂隙分類情況和斷裂力學中關于裂隙擴展的基本理論。(2)詳細闡述了裂隙巖體單軸壓縮試驗條件下的應力應變曲線變化,并以FLAC3D軟件為例,先簡單介紹了軟件中的應變軟化基本理論,而后對分別基于FLAC3D的本構模型中摩爾庫倫模型和應變軟化模型下不同傾角裂隙巖體單軸壓縮試驗進行模擬,并且對比分析其數(shù)值模擬的結果,闡明了本文采用應變軟化模型相比于經(jīng)典摩爾庫倫模型更為適合對裂隙擴展情況進行模擬研究。(3)基于FLAC3D中應變軟化模型,對在壓縮條件下裂隙巖體的裂隙擴展情況進行了模擬研究,通過以裂隙長度、傾角、間距、錯距、條數(shù)和圍壓為技術指標,重點探究了其不同取值對裂隙擴展情況和巖體峰值強度的影響規(guī)律。并且采用文獻中已有的相關實驗結果對上述模型的適用性進行了對比分析。
[Abstract]:The mechanism of crack initiation and propagation and the study of rock mass failure process have been paid much attention by many experts and scholars in related fields. The instability and failure of many rock mass engineering are related to its internal crack propagation. Rock mass is a kind of complex material with discontinuity and inhomogeneity, and the theory of rock mass fracture expansion is not perfect. And when using the specimen made of real rock mass to carry out crack expansion test, it is limited by observation means, so it is very difficult to observe the process of crack propagation in rock mass, and it is difficult to obtain the law of crack expansion accurately. But the numerical test can do this, so the crack propagation problem of rock mass can be studied by numerical simulation and the law of crack propagation can be obtained. Although many scholars have used the finite difference software FLAC3D to simulate the process of crack propagation in rock mass, and the constitutive model used is mainly the Moore Coulomb model. However, from the simulation results, it can be found that a large plastic zone appears in the front part of the crack, but it is difficult to simulate the linear propagation state and the transfixion process of the new crack. It is necessary to select a more suitable constitutive model to analyze and study the fracture propagation. The main contents of this paper are as follows: 1) the classification of fractures in rock mass and the basic theory of fracture propagation in fracture mechanics are introduced systematically. The variation of stress-strain curve of fractured rock mass under uniaxial compression test is described in detail. Taking FLAC3D software as an example, the basic theory of strain softening in the software is introduced briefly, and then the uniaxial compression tests of fractured rock mass with different inclination angles are simulated in the constitutive model based on FLAC3D, which is based on the Moore Coulomb model and the strain softening model, respectively. By comparing and analyzing the results of the numerical simulation, it is shown that the strain softening model is more suitable for simulating fracture propagation than the classical Moore Coulomb model. (3) based on the strain softening model in FLAC3D, the strain softening model is used in this paper. The crack propagation of fractured rock mass under compression condition is simulated. The crack length, inclination angle, spacing, offset, number of bars and confining pressure are taken as technical indexes. The effects of different values on crack propagation and peak strength of rock mass are discussed in detail, and the applicability of the above model is compared and analyzed by using the relevant experimental results available in the literature.
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU45

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