不同围压时含孔洞模型裂缝扩展的连续—非连续数值模拟

摘要

为了有效地模拟连续介质向非连续介质的转化,发展了一种拉格朗日元方法、 变形体离散元方法及虚拟裂纹模型耦合且考虑四边形单元沿对角线开裂的连续—非连续方法.利用该方法,模拟了不同围压时含孔洞模型的变形—开裂过程,统计了拉裂缝及剪裂缝区段数目,监测了一些单元的最大主应力.研究结果表明:当围压较小时,初始拉裂缝首先出现在孔洞的顶、底部,然后向模型的上、 下端扩展,在初始拉裂缝的左、 右两侧的拉应力集中区中产生远场拉裂缝,随后在孔洞的左、 右两侧出现剪裂缝,最后,剪裂缝贯穿模型;当围压较大时,远场拉裂缝数量较少,未充分发展,远场拉裂缝与剪裂缝的发展阶段的界限不分明.含孔洞模型的最大承载力的下降是由于孔洞左、 右两侧的剪裂缝向外扩展造成的.随着围压的增加,开始出现初始拉裂缝的时步数目增大,初始拉裂缝两侧的远场拉裂缝数目变少、 出现变晚.