三维岩石样品单轴压缩端面影响与破坏的数值模拟研究（2005年）

简介：
本研究运用数值模拟方法探讨了2005年三维岩石样品在单轴压缩条件下端面对岩石破坏过程的影响，分析了应力分布及裂隙扩展机制。 采用三维拉格朗日元法对三维岩样在单轴压缩及不同端面约束条件下的研究发现，在试样的破坏过程中，压应力的分布与演化规律以及空间局部化区域形态具有显著特征。具体而言，在峰值强度之前和之后，岩石本构模型分别被设定为线弹性模型和莫尔库仑剪切破坏与拉伸破坏复合的应变软化模型。 对于粗糙端面的情况，由于强烈的端面约束作用，试样的初始弹性区呈现以两端面为基础的锥体形状。一旦这种锥形结构形成后，在后续的时间步中其体积保持相对稳定不变；同时观察到压应力主要集中在端面上方的四个边角位置上。 而对于光滑端面的情形，则可以看到随着加载过程的发展，原本存在的弹性区域被逐渐包围并取代为塑性区；随着时间推移及载荷增加，该初始弹性范围会逐步减小直至完全消失。此外，在这种条件下观察到压应力主要集中在试样的中心部分而不是边缘位置。