科学家揭示非贯通节理组合对岩石剪切力学性质及能量演化的影响
工程岩体失稳通常由于非贯通节理的扩展聚合最终导致的剪切破坏,而能量驱动下的状态失稳是岩体破坏的根本原因。目前,基于直接剪切试验的含非贯通节理岩石的力学行为研究集中在含有一条或两条节理的简单样品上,忽略了天然岩体中的非贯通节理通常以不同数量和几何形状的多种组合出现,与复杂的实际条件存在较大差异。因此,研究含多种组合形式的非贯通节理岩石的剪切力学性质并分析其能量的演化过程,有助于更全面、更直观理解含非贯通节理岩体的剪切破坏过程,在岩土工程和工程地质中具有重要意义。
中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程院重点实验室博士研究生台大平在导师、研究员祁生文的指导下,基于类岩石材料的室内直剪试验结果,使用颗粒流离散元PFC3D构建了一系列含有多种组合形式非贯通节理的岩石模型(BPM)并开展了直接剪切试验的数值模拟,从微裂纹扩展和能量演化的角度探究了节理排数和节理倾角对岩石应力应变特性和破坏模式的影响。
结果表明,含非贯通节理岩体破坏主要由于剪切-张拉型微裂纹(ST cracks)的扩展贯通,且对于“两列多排型”分布的节理岩石模型(Type B和Type C),当节理排数Nr大于1时,岩石的剪切破坏区域不随着Nr的增加而发生变化(图1、2)。同时,节理会显著增加了模型在峰后的能量耗散,但对峰前弹性应变能与耗散能的在总能量的占比几乎没有影响(图3)。在剪切过程中,摩擦消耗了大部分能量,而动能消耗只占总能量的不到1%。此外,峰值弹性应变能的变化趋势与峰值剪切位移保持一致。微裂纹的扩展和累积直接影响模型的能量耗散,且临界微裂纹的累积数量与破坏时的临界耗散能量之间存在显著的线性关系,在相同倾角下,当节理倾向与剪切方向相反时,模型在峰值破坏时更易积累较多的微裂纹,导致更多的能量耗散(图4)。
该研究从微裂纹扩展和能量演化的角度定量分析了多种非贯通节理组合对岩石应力应变特性和破坏模式的影响,为剖析含非贯通节理岩体的剪切破坏过程提供了新视角。相关研究成果发表在Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering上。研究工作得到国家自然科学基金国家杰出青年科学基金项目和第二次青藏高原综合科学考察研究等的支持。

图1.含水平多排节理的岩石剪切破坏时的微裂纹扩展形态与位移场分布

图2.含水平多排节理的岩石剪切破坏时的典型宏观裂纹形态

图3.剪切过程的能量占比变化

图4.剪切破坏时临界微裂纹数量与临界耗散能占比对比
来源:中国科学院地质与地球物理研究所
本账号稿件默认开启微信“快捷转载”
转载请注明出处
其他渠道转载请联系 [email protected]
什么是旁观者效应?如何减少旁观者效应(见死不救原因)
导语:旁观者效应又被称为责任分散效应,是指当发生某一件事情时,单个人的责任感更强,而集体中的个人责任感最弱,从1980年开始,就有60多个实验研究,结果90%的实验结果都是独自一人时更能为他人提供更多帮助,而且随着旁观者数量越多,受害者被帮助的可能性就越小,下面就跟着探秘志小编一起来看看吧!旁观者效应是什么?我要新鲜事2023-05-09 14:15:490006鸡胸肉应该怎么挑选 肉质紧实富有弹性有光泽的比较好
很多人喜欢吃鸡胸肉,但是不知道如何挑选,想要选择比较好的鸡胸肉,可以选择肉质比较紧实的,富有弹性的,颜色粉粉的同时还有光泽的肉,这样的才比较新鲜。鸡胸肉应该怎么挑选比较新鲜的鸡胸肉看着肉质比较紧实,有一定的弹性,不新鲜的可能就软踏踏的没有弹性,用手捏的话痕迹很明显。新鲜的鸡胸肉是粉红色的光泽也很好。我要新鲜事2023-05-12 11:02:150000北纬30度经过的城市 贯穿四大文明古国的纬线(异常区域众多)
北纬30度是一个非常神奇的纬度,因为在这个维度上曾经有过三个神秘古老的文明,分别是埃及文明、玛雅文明以及最近风头正盛的三星堆文明。它们都位于北纬30度,最终又神秘消失,留下无数谜团。那么北纬30度这个纬度还经过了哪些城市呢?北纬30度经过的城市我要新鲜事2023-05-13 04:00:260001使用不当会造成损坏!新能源汽车充电的“六大禁忌”,你都了解吗?
新能源汽车近年来已经全面普及图片来源于网络那么充电作为新能源汽车车主的日常需求车主有哪些必须Get的禁忌呢?上海市消保委汽车专业办整理了6点01充电后忘记拔出充电枪头充电枪头插入汽车充电口后,会自动上锁,一旦忘记拔出充电枪头,车开后就会拖动电动汽车充电桩,造成充电桩损坏,甚至撞到其他充电桩或汽车,造成更大损失。图片来源于网络02电动充电桩枪头不匹配我要新鲜事2023-05-14 01:11:500000天舟六号船箭组合体转运至发射区 火箭正式进入发射准备阶段
本文转自【央视新闻客户端】;今天早上,天舟六号货运飞船和长征七号遥七运载火箭组合体在海南文昌航天发射场开始进行垂直转运。据中国载人航天工程办公室消息,天舟六号船箭组合体目前已垂直转运至发射区,计划于近日择机实施发射。我要新鲜事2023-05-09 16:58:430000