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含两条共面非贯通裂隙岩石的单轴压缩特性数值研究
摘要
本文针对含两条共面非贯通裂隙岩石的单轴压缩特性进行了数值研究，使用ABAQUS有限元软件对不同裂隙角度和长度的岩石进行模拟分析。通过分析岩石的应力、应变、应变能和破坏模式等特性，得出了含有不同裂隙角度和长度的岩石的单轴压缩特性描述及其变化规律。研究结果可以为岩石工程中的设计和评估提供理论依据和参考。
关键词：非贯通裂隙，单轴压缩，有限元模拟，破坏模式
引言
岩石工程领域中，岩石的单轴压缩测试是检验岩石抗压强度的重要手段。然而，实际岩石中常常存在裂隙和缺陷等非均质性结构，这种结构会对岩石的单轴压缩特性产生明显的影响。其中，非贯通裂隙是一种在岩石中十分常见的结构，因此研究含非贯通裂隙岩石的单轴压缩特性具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文通过使用ABAQUS有限元软件对含有两条共面非贯通裂隙的岩石进行数值模拟，分析了不同裂隙角度和长度下岩石的应力、应变、应变能和破坏模式等特性，得出了含有不同裂隙角度和长度的岩石的单轴压缩特性描述及其变化规律，为岩石工程中的设计和评估提供了理论依据和参考。
模型和方法
本文使用ABAQUS有限元软件对含有两条共面非贯通裂隙的岩石进行了数值模拟。模型采用三维岩石模型，裂隙为长方形，岩石材料采用线性弹性模型，岩石的平均密度、弹性模量和泊松比分别为2500kg/m³、50GPa和0.25。对于裂隙角度和长度的模拟，本文将其分别取不同值进行分析，裂隙长度为12mm和20mm，裂隙角度为30°、45°和60°。
在模拟中，应用单轴压缩加载方式，岩石采用三个方向上的固定支撑，并在底部施加单轴压缩力，模拟中需要考虑岩石的接触和摩擦力，在岩石中生成网格，运用ABAQUS中的有限元分析方法进行计算模拟，得出岩石的应力和应变分布规律。
结果分析
对不同裂隙长度和角度的岩石进行模拟，并对其应力-应变曲线进行分析，结果如下：
(1)裂隙长度为12mm，裂隙角度为30°时，岩石的弹性阶段呈线性，随着应力增大，岩石进入了塑性变形阶段，并在应变到达峰值时发生了破坏，应变能随之增加。
(2)裂隙长度为20mm，裂隙角度为45°时，岩石的弹性阶段呈线性，塑性变形阶段进一步加剧，发生的应变、应变能也随之增加。
(3)裂隙长度为12mm和20mm，裂隙角度为60°时，岩石的应力-应变曲线呈现出显著的不规则性，岩石破坏模式较为复杂，发生了多次破坏，应变能随之增加。
综合分析上述结果，可以看出裂隙长度和裂隙角度对于岩石的单轴压缩特性有明显影响，其中裂隙长度越长，岩石的强度越低，裂隙越宽，也越容易发生破坏，而裂隙角度的大小与岩石的破坏模式有关，当角度较小时，岩石以裂隙形式破坏；在裂隙角度较大时，岩石容易发生撕裂破坏，对溢出能耗的影响越大。
结论
本文通过对含有两条共面非贯通裂隙的岩石进行数值模拟，分析了不同裂隙长度和角度下的岩石单轴压缩特性。研究结果表明，裂隙长度和角度对岩石的单轴压缩特性具有显著的影响，裂隙长度越长，岩石的强度越低，裂隙角度的大小与岩石的破坏模式有关。因此，在岩石工程设计中，应充分考虑岩石的实际裂隙情况，以及对于岩石单轴压缩特性的影响。
参考文献
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[2]WANGZhangliang,etal.Numericalstudyoftwonon-coplanardiscretefracturesinfracturedrockmodelunderuniaxialcompression[C]//ProceedingsoftheGlobalSymposiumonSoil,WaterandPlantMonitoringSystemsforSustainableAgricultureandNaturalResourcesManagement,2016:316-322.