動(dòng)態(tài)載荷作用下巖石破裂過程的數(shù)值模擬.pdf

1、沖擊鑿巖、爆破巖石及粉碎礦石，高地應(yīng)力條件下的巖爆和沖擊地壓等問題的研究，高烈度地震區(qū)建筑物、山地邊坡、壩基、地下洞室的合理設(shè)計(jì)等，都要求充分地掌握巖石動(dòng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)和本構(gòu)關(guān)系。研究巖石爆破機(jī)理、應(yīng)力波傳播規(guī)律、動(dòng)態(tài)破裂等都是采礦工程領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵性課題，因此，巖石的動(dòng)態(tài)研究是很重要的研究課題。 本文用數(shù)值模擬方法，在巖石動(dòng)態(tài)破裂過程方面開展了基本研究，主要內(nèi)容如下：(1)對巖石動(dòng)力學(xué)的研究歷史，研究現(xiàn)狀，以及未來

2、的研究趨勢簡單的概述。對目前比較重視的數(shù)值模擬方法研究狀況做了重點(diǎn)闡述， (2)對RFPA的動(dòng)力學(xué)版本RFPA-Dynamics的基本功能進(jìn)行了介紹。該程序能夠考慮巖石材料的非均勻性，能夠進(jìn)行巖石在動(dòng)態(tài)(沖擊)載荷作用下變形與破裂過程的數(shù)值模擬。 (3)建立平板和圓盤基本試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究其中?yīng)力波的傳播規(guī)律。首先模擬了在不考慮破壞過程情況下，均勻平板中波的傳播規(guī)律，然后模擬這些試樣在破壞過程中應(yīng)力波的傳播狀況。最后，把數(shù)值

3、模擬得到的應(yīng)力場分布與動(dòng)態(tài)光彈實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了比較，證明應(yīng)力波模擬的正確性。 (4)對一些較為典型的巖石基本力學(xué)試驗(yàn)破裂問題進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)研究。包括對外載荷作用下細(xì)觀上均勻與非均勻一維桿的破裂分析，細(xì)觀上均勻與非均勻圓盤的動(dòng)態(tài)破裂分析，宏觀上含裂紋的圓盤動(dòng)靜態(tài)破裂分析。對巖石試件中裂紋的形成、擴(kuò)展、相互貫通全過程進(jìn)行研究，并把動(dòng)態(tài)載荷作用下的巖石破裂過程與動(dòng)態(tài)的結(jié)果進(jìn)行了比較。數(shù)值模擬表明，動(dòng)態(tài)載荷作用下巖石的破裂過程與其在靜態(tài)載