离散单元法模拟岩石裂纹扩展研究

"离散单元法在模拟岩石裂纹扩展中的应用" 本文主要探讨了离散单元法（DEM）在模拟轴向受压岩石裂纹扩展过程中的应用。作者夏圣旭和余天堂来自河海大学工程力学系，他们通过电子邮件 xsxking@gmail.com 和 tiantangyu@hhu.edu.cn 提供联系。文章的核心内容包括以下几个方面： 1. 离散单元法的收敛性分析： 在进行裂纹扩展模拟时，首先需要确保所采用的方法能够有效地响应加载条件并达到稳定状态。因此，作者针对虚拟质量法讨论了DEM的收敛性问题。虚拟质量法是一种常用的技术，用于调整单元的质量属性以改善数值模拟的稳定性。通过对DEM中的虚拟质量进行调整，可以研究其对模拟结果的影响，确保计算结果的准确性。 2. 基于Mohr-Coulomb准则的粘结裂纹扩展标准： Mohr-Coulomb破坏准则常用于描述岩石等材料的剪切破坏特性。在此研究中，作者建议采用该准则来设定裂纹扩展的条件。 Mohr-Coulomb准则考虑了正应力、剪应力以及材料的内摩擦角和凝聚力等因素，使得裂纹扩展的模拟更为真实。 3. 多角度裂纹的模拟： 为了进一步验证DEM的有效性，作者模拟了不同倾斜角度的双裂纹岩石样本在单轴压缩应力下的行为。通过改变裂纹与应力方向的夹角，可以研究裂纹扩展路径的复杂性和多样性。这些模拟结果与实验室实验数据进行了对比，两者吻合度高，证明了DEM在模拟岩石裂纹扩展方面的精确性。 4. 结论与关键词： 作者得出结论，DEM是一种非常成功的工具，不仅能够可视化二次裂纹的形成，还能准确地模拟其在岩石中的传播。关键词包括离散单元法、裂纹扩展、收敛性、岩石以及Mohr-Coulomb准则，这表明文章的重点是利用DEM技术解决地质力学中的关键问题。 这篇“首发论文”展示了DEM在地质力学领域的重要应用，特别是在理解和预测岩石在压力下的裂纹行为方面，对于岩土工程、矿山安全以及地质灾害预防等领域具有重要价值。