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含平行裂隙白砂岩的三轴压缩数值模拟研究
摘要：
该研究以含平行裂隙的白砂岩为研究对象，使用数值模拟方法对其进行了三轴压缩试验，研究了平行裂隙对于该岩石的力学行为的影响。结果表明，平行裂隙的存在使得白砂岩的力学性质发生了显著变化，包括岩石的承载力、应变水平和应力分布等方面。此外，通过研究断裂演化和能量释放的过程，进一步分析了岩石的破坏机制。
关键词：
裂隙；白砂岩；数值模拟；三轴压缩试验；力学行为
引言：
随着工程建设的不断发展和需求的不断增加，对于岩石力学性质的研究越来越受到关注。平行裂隙是岩石中常见的裂隙类型之一，其对于岩石的力学行为具有显著的影响。因此，研究平行裂隙对于岩石力学行为的影响具有较高的研究价值。
本文针对含平行裂隙的白砂岩进行数值模拟研究，通过三轴压缩试验模拟岩石在不同应力下的受力情况。通过对模拟结果进行分析，可以进一步研究平行裂隙对于白砂岩的力学行为的影响。
材料与方法：
采用Flac3D软件进行数值模拟，模拟样本的大小为150mm×150mm×150mm，岩石材料采用Mohr-Coulomb本构模型，模拟参数如表1所示。
表1模拟参数
参数名称值
EYoung’smodulus25GPa
νPoisson’sratio0.25
ρDensity2.4g/cm^3
φInternalfrictionangle35°
cCohesion1MPa
模拟过程中设定三种不同应力条件，即0.1MPa、1MPa和5MPa。并通过修改裂隙的数量和大小，在不同的裂隙密度和裂隙角度下进行数值模拟，分析不同情况下岩石的力学行为差异。
结果与讨论：
当裂隙密度和裂隙角度较小时，岩石中的裂隙自然闭合，岩石的强度取决于岩石本身的强度特性。因此，在模拟中，不论是何种应力下，岩石的应力-应变曲线均呈现出快速上升的趋势，并且稳定达到极限应力后，即突然破坏。
然而，裂隙密度和角度的增加则使得裂隙难以自然闭合，导致岩石的强度开始受到裂隙的影响。在这种情况下，不同应力下的应力-应变曲线会呈现出不同的趋势和特征。在0.1MPa的较小应力下，岩石的应力-应变曲线有一段线性增长的阶段，随后迅速上升，并出现明显的塑性区域，在达到极限应力后出现明显的破坏过程。在更高的应力下，由于裂隙的影响较为明显，岩石的应力-应变曲线呈现出更加陡峭的趋势，破坏后强度也明显降低。
除了应力-应变曲线外，本文还对断裂演化过程进行了详细地分析。模拟结果显示，在较小的裂隙密度和角度下，岩石破坏时出现了两类不同的断口类型：一种为水平破裂，另一种为内部破裂。而在裂隙密度和角度较大的情况下，岩石的破坏模式以混合破裂为主，即水平破裂和内部破裂共存，并且呈现出较为复杂的破裂演化过程。
结论：
本文研究了含平行裂隙的白砂岩在三轴压缩试验中的数值模拟，研究结果表明平行裂隙的存在会对白砂岩的力学行为造成显著影响，包括岩石的承载力、应变水平和应力分布等方面。此外，不同裂隙密度和角度下，岩石的破坏模式也呈现出不同的特征。本研究的结果对于深入研究岩石的力学行为以及裂隙对岩石破坏的影响具有重要的指导意义。