非均质岩石单轴压缩试验破坏过程细观模拟及分形特性

李守巨¹，李德¹，武力²，曹丽娟³

1. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室2. 大连交通大学机械工程学院3. 大连海洋大学机械与动力工程学院

摘 要：为了细观模拟非均质岩石试样单轴压缩试验的破坏过程,提出了一种新的有限元数值模拟方法。该方法以莫尔-库仑破坏准则为基础,将岩石视为非均质和准脆性材料,并假定岩石单元的抗剪强度参数服从正态分布。有限元细观模拟结果表明,岩样非均质性对本构关系曲线形状有显著影响,模拟的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。基于分形几何理论,采用计盒维数方法计算单轴压缩试验不同荷载条件下的岩石破坏分形维数,建立了分形维数与顶部位移之间的非线性演化模型。分形分析研究表明,岩石试样的破坏过程具有分形特性,分形维数可用来定量地表征单轴压缩试验岩样破坏过程。

关键词：非均质岩石;单轴压缩试验;分形特性;有限元;莫尔-库仑准则;计盒维数;