脆性岩石破裂演化过程的三维细胞自动机模拟

详细信息   

• 责任者：潘鹏志^c中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室^d1976 ^f副研究员 ; 冯夏庭 ; 周辉
• 刊名：岩土力学
• 出版年：2009
• 卷期：30^b5总162
• 关键词：岩体力学 ; 破裂 ; 元胞自动机20^a力学性质 ; 脆性 ; 应变 ; 声发射 ; 演化 ; 三维模型
• 页码：1471～1476
• 索书号：P478.06/357
• 图表：^c参16插图
• 分类号：1600
• 文摘期号：2009/10

摘要

在三维条件下定义了实体细胞自动机的基本组件,综合运用弹塑性理论、细胞自动机自组织演化理论、统计原理以及岩石力学理论等,建立了模拟岩石三维破裂过程的张量型细胞自动机模型,并开发了相应的数值模拟软件EPCA^3D。利用EPCA^3D对脆性岩石进行单轴压缩破裂过程模拟,通过破裂模式、岩样内部破裂情况、全应力‐应变曲线和声发射曲线等的分析,揭示岩石破裂的机制。结果表明,EPCA^3D能够较好地模拟非均质岩石在载荷作用下微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程。利用该模拟系统,采用应力‐应变线性组合的加载控制方式,研究了不同围压对岩石全应力‐应变曲线的影响。研究结果表明:对于脆性非均质岩石,低围压下容易表现为II类行为,且强度较低;高围压下容易表现为I类变形行为,且强度较高。