基于XFEM的岩体卸荷过程裂纹起裂扩展规律研究

邓青林^1,2，赵国彦²，谭彪³，邹玉良²，李夕兵²

1. 核工业西南勘察设计研究院有限公司2. 中南大学资源与安全工程学院3. 同济大学土木工程学院

摘 要：地下和边坡工程开挖常涉及岩体卸荷问题,采用ABAQUS软件中的扩展有限单元法(extended finite element method,XFEM)对开挖卸荷过程岩体内部裂纹的起裂扩展进行了模拟,通过计算裂纹尖端应力强度因子研究了其起裂特征,并探讨了起裂影响因素,通过记录裂纹扩展形态研究了其动态演化模式.结果表明,卸荷过程中卸荷速率越快,裂纹长度越长,倾角越大,其起裂越容易;并且裂纹面受到的正应力不断减小,剪应力不断增大,裂纹扩展主要由剪应力控制,这与理论分析结果一致.裂纹最终扩展演化形态也与物理试验相近,充分表明运用扩展有限单元法研究岩体裂纹问题的可靠性.

关键词：岩体卸荷;裂纹;起裂扩展;扩展有限单元法;