Page 53 - 《爆炸与冲击》2025年第6期
P. 53

第 45 卷             刘红岩，等： 考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型                                  第 6 期

                    35                                         32                                  10

                           2a=1 cm                                                     Climax strength
                    30     2a=2 cm                             30                      Elastic modulus
                    25     2a=3 cm                                                                 9
                   Stress/MPa  20                             Climax strength/MPa  28                  Elastic modulus/GPa
                    15
                                                               26
                    10                                                                             8
                     5                                         24
                                                               22                                  7
                     0     0.001  0.002  0.003  0.004  0.005     1                2               3
                                      Strain                                    2a/cm
                           (a) Dynamic stress-strain curves          (b) Climax strength and elastic modulus
                                           图 9    裂隙长度  2a  对岩体动态力学特性的影响
                                Fig. 9    Effect of the crack length 2a on the rockmass dynamic mechanical behavior
               4    结 论


                   (1) 针对目前岩体动态损伤模型未考虑裂隙粗糙度的不足，基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何
               参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型，通过引入                               Barton [16]  提出的粗糙裂隙抗剪强度
               准则，提出了能够同时考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型。
                   (2) 将本文提出的考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺
               陷耦合的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中，建立了能够同时考虑裂隙粗糙度的非贯通裂隙岩
                                                                              f JRC  由  分别增加到      和    时，
               体单轴压缩动态损伤模型。参数敏感性分析表明，当裂隙粗糙度系数                                       0           10   20
               岩体动态峰值强度由          26.42 MPa  分别增加到     27.28  和  28.37 MPa，弹性模量也由      8.15 GPa  分别增加到

               8.62  和  9.46 GPa。  当  裂  隙  面  基  本  摩  擦  角  φ 由 b  0°分  别  增  加  到  15°和  30°时  ， 岩  体  动  态  峰  值  强  度  由
               26.24 MPa 分别增加到     27.28  和  28.80 MPa，弹性模量也由    8.16 GPa 分别增加到     8.62  和  9.16 GPa。当裂隙
               长度  2a 由  1 cm  分别增加到   2 和  3 cm  时，岩体动态峰值强度由         31.37 MPa 分别降低至     27.28 和  23.90 MPa，
               弹性模量也由       9.91 GPa  逐渐降低至     8.62  和  7.42 GPa。这与目前的研究结论一致，说明了该模型的合
               理性。
                   (3) 将裂隙面分形维数引入到本文建立的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中，不但提高了裂
               隙面粗糙度的计算精度，而且拓宽了取值范围，因而更便于工程应用。
                   (4) 虽然该研究很好地考虑了裂隙粗糙度的影响，但是粗糙裂隙一般都是非完全闭合的，因而在压
               缩过程中将出现裂隙凸起点的啃断等复杂力学行为，导致其力学响应更难以刻画，而本模型未能全面考
               虑上述情况，因而仍需要进一步深入研究。



               参考文献：
               [1]   LIU H Y, LV S R, ZHANG L M, et al. A dynamic damage constitutive model for a rock mass with persistent joints [J].
                    International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2015, 75: 132–139. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.01.013.
               [2]   刘红岩, 杨艳, 李俊峰, 等. 基于   TCK  模型的非贯通节理岩体动态损伤本构模型 [J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(3): 319–325.
                    DOI: 10.11883/1001-1455(2016)03-0319-07.
                    LIU H Y, YANG Y, LI J F, et al. Dynamic damage constitutive model for rock mass with non-persistent joints based on the
                    TCK model [J]. Explosion and Shock Waves, 2016, 36(3): 319–325. DOI: 10.11883/1001-1455(2016)03-0319-07.
               [3]   YAN Z L, DAI F, LIU Y, et al. Experimental investigations of the dynamic mechanical properties and fracturing behavior of
                    cracked rocks under dynamic loading [J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2020, 79(10): 5535–5552.
                    DOI: 10.1007/s10064-020-01914-8.
               [4]   闻磊, 冯文杰, 李明烨, 等. 应变率对含裂隙红砂岩裂纹扩展模式及破碎特征的影响 [J]. 爆炸与冲击, 2023, 43(11):


                                                         061411-9
   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58