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题名基于离散元法模拟的冻融砂岩细观破裂演化特征研究
被引量：10
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作者
宋勇军
孙银伟
李晨婧
杨慧敏
张磊涛
谢丽君
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
大连理工大学土木工程学院
中冶地集团西北岩土工程有限公司
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期3602-3616,共15页
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基金
国家自然科学基金(No.42277182,No.11972283)。
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文摘
为探究冻融岩石细观损伤累积及受载破裂过程,基于离散元提出一种水冰颗粒相变耦合膨胀方法,借助颗粒流程序实现岩石冻融过程模拟,结合室内试验验证模拟结果的可靠性,定量表征孔隙水颗粒冻胀评价指标λv,建立λv与冻融循环次数N之间的函数关系,并对冻融岩石受载过程中微裂纹−位移场−力链场演化及破裂特征进行评估。结果表明:(1)冻融循环作用下岩石内部孔隙水体积膨胀及持续补水是造成其损伤的本质原因;冻融过程中试样细观微裂纹由拉伸裂纹主导,呈“先慢后快”趋势演化,且外围岩石颗粒位移较内部更显著。(2)试样受载时微裂纹呈“慢→缓→陡”发展,冻融循环次数N与受载产生的微裂纹数量呈正相关,但与微裂纹起裂应力σi却呈负相关。(3)冻融前后试样破裂过程与形态明显不一,受载趋于峰值强度σf时,试样微裂纹分布−位移场−力链场有“异常信号”出现,可作为破坏前兆识别信息;冻融循环影响下,试样内部微裂纹空间排布方式更为复杂,由拉伸微裂纹主导破裂向拉−剪混合微裂纹主导转变。该研究可为探索冻融岩石破坏行为提供一种新的思路和方法。
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关键词
离散元
冻融循环
颗粒流
细观损伤
单轴压缩
破裂演化
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Keywords
discrete element method
freeze-thaw cycles
particle flow
mesoscopic damage
uniaxial compression
fracture evolution
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分类号
TU454
[建筑科学—岩土工程]
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