循環擾動荷載作用下花崗巖中裂隙萌生擴展過程的顆粒流模擬

張 杰，郭奇峰?，蔡美峰，張 英，汪炳鋒，吳星輝

1) 北京科技大學土木與資源工程學院，北京 100083 2) 北京科技大學金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室，北京 100083

天然巖體中存在的微裂隙和宏觀裂紋對地下工程結構的穩定性有著顯著的影響. 裂隙巖體的力學性質決定了巖體的強度和巖體受壓破壞的機制[1?3]，圍巖的失穩和破壞往往是由這些內部裂隙的擴展和貫通誘發引起[4?5]. 為此，許多學者采用天然巖石、類巖石材料模型和數值分析模型開展了相關工作[6?9]，從不同角度研究了單裂隙和多裂隙巖石在特定試驗條件下裂隙萌生和擴展問題，對裂隙巖體翼裂紋和次生裂紋的擴展形態、破壞模式和應力場的變化規律有了較深入的認識.

巖石起裂應力研究以裂紋應變模型為基礎[10]，通常以完整巖體起裂應力定義裂隙巖體的起裂應力，Cai等[11]根據試驗結果計算出多節理巖體起裂應力為其峰值應力的0.4～0.6倍，王桂林等[12]計算裂隙砂巖的起裂應力水平在0.6～0.7之間. Afolagboye等[13]研究了裂隙傾角和巖橋長度對裂紋起裂位置、擴展路徑的影響. Bobet和Einstein[14]探究了巖體在受壓過程中，翼裂紋和次生裂紋的擴展形態和破壞模式. 趙海軍等[5]分析了非連續結構面對巖體力學特性的影響，認為裂隙產狀與最大主壓應力取向夾角及圍壓大小決定其破裂特征. 唐禮忠和宋徉霖[9]基于顆粒流離散元法，探究了裂隙傾角、巖體抗壓強度、裂隙局部應力場的變化規律，認為緩傾斜裂隙更……