FDEM数值模拟尺寸对隐藏微裂的玄武岩的机械性能的影响

科学领域:

• 地质技术工程 地质技术工程
• 岩石力学 岩石力学 岩石力学
• 计算地质学的计算地质学

背景情况:

• 玄武岩是中国西南地区的关键地质介质,常常含有微裂,影响工程施工.
• 目前对玄武岩机械性能,特别是隐藏的微裂的尺寸效应的研究有限,缺乏系统的研究.

研究的目的:

• 系统地探索含有隐藏微裂纹的玄武岩块机械性能上的尺寸效应.
• 建立具有隐藏微裂纹的玄武岩块的代表性基本体积 (REV).
• 为工程规模的岩石质量进行数值分析提供必要的输入参数.

主要方法:

• 开发一种合成岩石质量模型,集成微离散断裂网络和有限离散元素方法.
• 在不同的样本尺寸中对玄武岩机械性能进行系统分析.
• 断裂特征的确定,包括角度分布和长度一致性.

主要成果:

• 断裂角的分布是均的,断裂长度遵循一个对数常态分布 (P20 = 0.00025/mm2,P21 = 0.012 mm/mm2).
• 对于含有隐藏微裂的玄武岩,代表性基本体积 (REV) 尺寸被确定为0.5m,从而产生相当的连续性特性.
• 样本尺寸的增加改变了应力-应变曲线和故障模式,降低了脆性,并从单峰转变为多峰特征.

结论:

• 确定的0.5米的REV大小对于精确的基岩岩质量的工程规模数值分析至关重要.
• 了解尺寸效应和故障机制可以增强多层次地质技术分析的理论基础.
• 这项研究为安全建造涉及玄武岩构造的深度工程项目提供了重要的支持.