卸载速率对花岗岩岩爆破坏及能量特征影响的FDEM研究OA北大核心CSTPCD

运用图像处理技术和有限元-离散元耦合方法(FDEM),构建了考虑矿物非均质的二维岩爆试验数值模型,参照岩爆试验加卸载方式和边界条件,模拟不同卸载速率条件下花岗岩岩爆试验,分析模型失稳破坏过程、裂纹扩展和能量转化特征,探究卸载速率对花岗岩岩爆特征的影响机制。研究结果表明:卸载速率越小,模型和试件破坏程度越低,动态破坏现象越不明显。卸载速率越低,裂纹扩展多发生于卸载过程中,并趋于30°~50°倾向扩展,张拉和拉剪混合裂纹占比减少,剪切裂纹占比增加,模型呈宏观剪切破坏。在失稳破坏阶段,上部加载板向模型输入大量的外力做功,可释放变形能全部释放,导致耗散能和动能突增,当卸载速率小于门槛值(1 MPa/时步)时,外力做功和动能水平明显下降,而耗散能水平略微提升,不同的能量变化率有所降低,能有效降低岩爆的突发性。