動態(tài)載荷作用下巖石破裂過程的數值模擬.pdf

1、沖擊鑿巖、爆破巖石及粉碎礦石，高地應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、地下洞室的合理設計等，都要求充分地掌握巖石動荷載作用下的動態(tài)力學性質和本構關系。研究巖石爆破機理、應力波傳播規(guī)律、動態(tài)破裂等都是采礦工程領域所面臨的關鍵性課題，因此，巖石的動態(tài)研究是很重要的研究課題。 本文用數值模擬方法，在巖石動態(tài)破裂過程方面開展了基本研究，主要內容如下：(1)對巖石動力學的研究歷史，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值模擬方法研究狀況做了重點闡述， (2)對RFPA的動力學版本RFPA-Dynamics的基本功能進行了介紹。該程序能夠考慮巖石材料的非均勻性，能夠進行巖石在動態(tài)(沖擊)載荷作用下變形與破裂過程的數值模擬。 (3)建立平板和圓盤基本試驗模型，研究其中應力波的傳播規(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力波的傳播狀況。最后，把數值

3、模擬得到的應力場分布與動態(tài)光彈實驗的結果進行了比較，證明應力波模擬的正確性。 (4)對一些較為典型的巖石基本力學試驗破裂問題進行數值試驗研究。包括對外載荷作用下細觀上均勻與非均勻一維桿的破裂分析，細觀上均勻與非均勻圓盤的動態(tài)破裂分析，宏觀上含裂紋的圓盤動靜態(tài)破裂分析。對巖石試件中裂紋的形成、擴展、相互貫通全過程進行研究，并把動態(tài)載荷作用下的巖石破裂過程與動態(tài)的結果進行了比較。數值模擬表明，動態(tài)載荷作用下巖石的破裂過程與其在靜態(tài)載