花岗岩单轴压缩破裂:声发射特性的离散元分析
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更新于2024-09-01
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"基于离散元方法的花岗岩单轴压缩破裂过程的声发射特性"
在本文中,研究人员探讨了花岗岩在单轴压缩下的声发射特性,这是通过结合室内实验和颗粒流数值模拟试验来实现的。声发射(AE)是一种无损检测技术,能实时监测材料内部的应力状态和破坏过程。通过对加载过程中的声发射数据进行监测,他们分析了荷载大小与声发射累积数的关系,并研究了峰值强度前割线模量的变化规律。
在单轴压缩实验中,研究人员观察到试件内部首先出现剪切裂纹,这表明初始破坏是由剪切应力引起的。随着加载的持续,颗粒单元内部的应力增加,导致拉伸裂纹逐渐形成,这揭示了破坏过程的复杂性,包括剪切和拉伸两种主要的破坏模式。
声发射活动的四个不同释放阶段对应于单轴压缩的不同荷载阶段。在峰值强度之后,声发射活动显著增加,表现为大量的振铃现象,这意味着试件的内部结构正在经历快速的破坏。此外,累积的声发射事件数量在这个阶段比峰值强度前显著增多,这表明材料的损伤程度在不断增加。
进一步的研究发现,试件的弹性模量在模拟过程中随着时间步的增加而逐渐减小,最终趋于一个特定的波动值。这可能意味着材料的刚度随着裂纹的形成和扩展而降低,反映了岩石的非线性力学行为。
这项工作对于理解岩石的破坏机制具有重要意义,特别是在矿产开采、隧道掘进和地质灾害预测等领域。通过声发射技术,可以提前识别岩石结构的不稳定性,从而采取预防措施,提高工程安全性。同时,使用颗粒流方法进行数值模拟,为理论研究提供了新的工具,有助于深入解析复杂的岩石力学问题。
关键词: 单轴压缩; 破坏机制; 声发射; 颗粒流方法
中图分类号: TD315
文献标志码: A
文章编号: 0253-9993(2015)08-1790-06
收稿日期: 2014-12-23
责任编辑: 许书阁
基金项目: 未提供具体信息
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