压头作用下岩石破碎过程的细观模拟

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围压下岩石破坏过程的离散元模拟

围压下岩石破坏过程的离散元模拟张田;李雪峰;徐月【摘要】采用离散元软件PFC2D对模拟岩样进行了双轴压缩模拟,从细观角度观察和分析了围压对岩石强度特征、变形特征和破坏形态的影响.研究结果表明:随围压增加,岩样的抗压强度呈线性增强,且符合库伦强度准则;岩样的初始破裂应力和裂损应力均随围压增大而线性增大,但与峰值抗压强度的比值接近常数;岩样的弹性模量亦随围压增大而增大,但在较高围压时趋于平稳;压缩过程岩样轴向峰值应变和径向峰值应变均随围压增大呈线性增大,轴向峰值应变的增加幅度更大,且在模拟围压范围内均出现了体积扩容现象;围压下岩样以剪切破坏为主,且随围压增大,岩样破坏模式由脆性向延性转变,但围压对破坏角的影响较小,符合库伦准则.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2018(023)004【总页数】7页(P8-14)【关键词】围压;离散元法;双轴压缩;破坏特征【作者】张田;李雪峰;徐月【作者单位】徐州矿务集团有限公司, 江苏徐州221006;中国矿业大学机电学院, 江苏徐州221116;徐州矿务集团有限公司, 江苏徐州221006【正文语种】中文【中图分类】TD313在矿山开采和地下工程建设中，岩石多处于双向或三向应力状态[1]，且地下工程日益向深部扩展[2-3]，开展岩石在围压下破坏特征的研究具有重要的实际指导意义。

对此，学者们从理论计算、实验室实验和数值模拟等三方面进行了大量研究。

余华忠等[4]进行了大理岩在不同围压下破坏模式的细观研究，认为细观裂纹发育特征的差异是导致大理岩脆-延-塑性破坏模式转换的主要原因；杨永明等[5]对致密砂岩进行了三轴压缩试验及CT扫描试验，发现围压对岩石破坏裂纹形态、数量和空间分布特征有较大影响；刘泉声等[6]研究了高应力下原煤三轴压缩过程变形、强度、参数及破坏特征，发现煤样的破坏模式以宏观剪切破坏为主，且强度变化规律符合库伦强度准则；杨永杰等[7]采用常规三轴压缩实验研究了围压对煤的强度、变形特征和破坏模式的影响，结果表明煤岩内部微孔隙裂隙的存在是围压影响其特征变化的主要原因；艾婷等[8]采用声发射监测三轴压缩煤岩微裂隙的产生，研究了声发射时空演化规律，根据AE特征分析发现煤岩破坏前兆点的应力强度约为峰值强度的92%～98%；高保彬等[9]进行了三轴压缩下煤样的声发射及其分形特征研究，发现随围压增大，煤样声发射特征增强，提出将其作为煤体失稳破坏的前兆信息；杨永杰等[10]研究了岩石三轴压缩过程声发射特征，分析了岩石的损伤演化特征，建立了基于声发射累计振铃技术的损伤演化模型。

岩石单轴压缩、拉伸、巴西劈裂数值实验模拟

2.1 软件的基本原理
RFPA 是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的 Coulomb 破坏准则为介质变形和破坏分析模块的真实破裂过程分析系统。其基本思路是： 1）材料介质模型离散化成由细观基元组成的数值模型，材料介质在细观上是各向同性的弹-脆性或脆-塑性介质； 2）假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如 weibull 分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系； 3）按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应变状态。RFPA 利用线弹性有限元方法作为应力求解器； 4）引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元的相变临界点用修正的 Coulomb 准则； 5）基元的力学性质随演化的发展是不可逆的； 6）基元相变前后均为线弹性体； 7）材料介质的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力的影响。
2.2 软件的网格划分
RFPA 选取等面积四节点的四边形单元剖分计算对象。为了使问题的解答足够精确，RFPA 方法要求模型中的单元足够小（相对于宏观介质），以能足够精
确的地反映介质的非均匀性。但它又必需足够大（包含一定数量的矿物和胶结物颗粒，以及微裂隙、孔洞等细小缺陷），因为作为子系统的单元实际上仍是一个自由度很大的系统，它具有远大于微观尺度的细观尺度。这以要求正是为了保证使剖分后的单元性质尽量接近基元性质。尽管这样会增加计算量，但是问题的处理变得简单，而且随着计算机技术的高速发展，计算机瓶颈的影响将会逐渐消除。由于模型中的基元数量足够多，宏观的力学行为，本质上是介质大量基元力学行为的集体效应。
（a）step42-01
（b）step52-02
（c）step70-06
图 3、RFPA 模拟单轴拉伸条件下的破坏过程、最大主应力场、声发射累计分布图

岩石破裂模拟与地震动力特性分析

岩石破裂模拟与地震动力特性分析近年来，随着地震频发率的增加，岩石破裂模拟及地震动力特性分析成为了地震科学领域中备受关注的热点话题。

研究人员通过模拟实验和数值模型，探究地壳运动、地震灾害形成机制，为地震预测和抗震工程提供重要依据。

一、岩石破裂模拟岩石破裂模拟是指通过实验手段模拟地震发生时岩石的断裂过程，以了解岩石断裂演化的基础特征。

通过岩石破裂模拟实验，可以观察岩石内部微观结构的变化，了解断裂过程中的应力、应变分布情况，揭示岩石断裂机理和破裂扩展规律。

破裂模拟实验主要采用高压和高温条件下的岩石破坏试验，以及断裂扩展过程的直接观测等手段。

例如，在实验室中，研究人员可使用高速相机或CT扫描等技术手段，观察岩石内部晶格的位移和变形；利用高温高压装置对岩石进行真实环境下的模拟，探究地震发生时岩石的破坏机理。

通过这些模拟实验, 可以更好地理解岩石断裂演化, 为地震动力特性的分析提供依据。

二、地震动力特性分析地震动力特性分析是指利用数值模拟和理论计算等手段，研究地震波在岩石及地下结构中的传播和衰减规律。

该分析重点关注地震波传播的速度、频率成分、振幅衰减等动力特性，进而推测地震发生时可能引发的破坏和灾害程度。

在地震动力特性分析中，研究人员通常使用地震波传播模型，结合数值模型和地震波观测数据，进行数值模拟和计算。

这涉及到大量的地震学、地质学和地理学等领域的理论知识和方法。

分析人员需要研究地壳介质的变化情况，包括地下岩石层的岩性、密度、裂隙等参数，以及岩石的弹性性质等。

此外，人们还需要考虑到不同地震波类型的传播特性，包括纵波、横波和面波等，以及它们在不同介质中的传播速度、频率和衰减规律等。

通过地震动力特性分析，研究人员可以预测地震波的传播路径和传播范围，对地震引发的破坏和灾害进行定量评估。

这对于地震预测、地震应急响应以及抗震建筑的设计具有重要的实际应用价值。

三、应用前景岩石破裂模拟与地震动力特性分析的研究成果，在地震科学领域具有广泛的应用前景。

岩石极限压碎强度的试验方法

岩石极限压碎强度的试验方法《岩石极限压碎强度的试验方法大揭秘》嘿，朋友们！今天我要给你们唠唠岩石极限压碎强度的试验方法，这可是个超级有趣的事儿哦，就像一场和岩石的大作战！首先呢，咱得把要试验的岩石准备好呀。

就好比上战场得先把武器准备齐全咯。

找那些看着就很结实、很有代表性的岩石块儿。

可别找那些奇奇怪怪、松松垮垮的，那可不行，不然就像让个病秧子去打仗，还没开始就输啦！然后呢，把岩石放到那个专门的压力机里面。

这压力机就像是个大力士，能给岩石施加巨大的压力。

咱就等着看岩石能不能经得住这大力士的考验啦！这时候可别眨眼哦！启动压力机，慢慢给岩石施压。

这感觉就像是给它挠痒痒，不过这“痒痒”可越来越厉害。

看着压力一点点上升，心里那个紧张啊，就好像在看一场激烈的比赛。

哎呀，我跟你们说，我有一次做这个试验的时候，紧张得手心都出汗了，就怕岩石突然“扑哧”一下碎了，溅我一脸。

哈哈，还好我躲得快！当岩石开始出现裂缝的时候，那就得特别注意啦！这就像是战场上敌人露出了破绽。

咱得紧紧盯着，看它啥时候彻底扛不住。

等岩石终于被压碎了，这时候赶紧记下压力值。

这压力值可重要啦，就像是战斗结束后的胜利成果。

重复几次这个过程，可别嫌麻烦哦，就像练功一样，多练几遍才能更厉害嘛。

嘿，你们可别小看这个试验方法，这里面的门道可多着呢！就比如说，选岩石的时候得精挑细选，别弄些歪瓜裂枣的。

还有那压力机，得调好，不然就像个没吃饱饭的大力士，使不出劲来。

再给你们说个好玩的，有一次我试验的时候，不小心把压力调得太大了，结果那岩石“哗啦”一下就碎了，把我都吓了一跳。

我当时就想，这岩石也太不抗造了吧！总之呢，做这个岩石极限压碎强度的试验，就得胆大心细，就像个勇敢的探险家，一点一点去探索岩石的秘密。

朋友们，你们学会了吗？赶紧去试试吧，说不定你们能发现更有趣的事儿呢！哈哈！。

不同围压作用下非均匀岩石水压致裂过程的数值模拟_杨天鸿

收稿日期:2002-10-28;修改稿收到日期:2003-06-20.基金项目:国家自然科学基金(50204003);湖南省自然科学基金重点项目(01JJY2041);湖南省教育厅重点基金项目(01A019);香港专项研究基金(HKU 7029/02E );国家自然科学基金重点项目(50134040)资助.作者简介:杨天鸿(1968-),男,博士后,副教授;唐春安*(1958-),男,博士生导师,长江学者特聘教授.第21卷第4期2004年8月　计算力学学报　Chinese Journal of Computational MechanicsV ol.21,N o .4A ug ust 2004文章编号:1007-4708(2004)04-0419-06不同围压作用下非均匀岩石水压致裂过程的数值模拟杨天鸿1,　唐春安*1,　芮勇勤2,　朱万成1,　李元辉1,　谭国焕2(1.东北大学岩石破裂与失稳研究中心,辽宁沈阳110006;2.香港大学土木工程系,香港)摘　要:从岩石细观非均匀性的特点出发,提出一个描述非均匀材料渗流和破裂相互作用的数值模型。

在这个数值模型中,单元的力学、水力学性质根据统计分布而变化,以体现材料的随机不均质性,材料在开裂破坏过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现。

算例表明,该模型能较好地模拟出岩石类材料在水力压裂作用下,微结构非均匀分布和不同围压比对破裂模式、失稳压力的影响,非均匀性导致试件的开裂压力、失稳压力明显不同,裂纹扩展路径不规则发展,模拟结果和实验结果较为一致。

关键词:水压致裂;非均匀性;数值模拟;破裂过程中图分类号:T U 455 文献标识码:A1　引　言岩石水压致裂过程实际上就是水压驱动下微裂纹萌生、扩展、贯通,直到最后宏观裂纹产生导致失稳破裂的过程[1]。

研究其破坏过程有利于认识岩体含水节理的扩展、贯通机制,明确岩体损伤破裂与渗流相互作用的发生机理。

对于水压破裂最常用的解释是由Hubbert 和Willis [2]提出的。

模拟岩石破坏过程的物理细胞演化力学模型

第22卷第10期岩石力学与工程学报 22(10)：1656～16602003年10月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，20032002年4月15日收到初稿，2002年5月21日收到修改稿。

* 国家重点基础研究发展规划(973)(2002CB412708)和国家自然科学基金(50179034)联合资助项目。

作者李明田简介：男，1975年生，2000年于武汉科技大学采矿工程专业获硕士学位，现为中国科学院武汉岩土力学研究所博士研究生，主要从事智能岩石力学与岩石工程方面的研究工作。

模拟岩石破坏过程的物理细胞演化力学模型*李明田冯夏庭周辉(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点试验室武汉 430071)摘要基于细胞自动机理论和遗传算法，提出了一种物理细胞演化力学模型(ECA)。

该模型利用遗传算法搜索试验所得到的应力-应变曲线所对应的最佳能量耗散率，并且可以模拟岩石的非均质性、各向异性等特性；根据该模型得出的能量耗散率模拟得到的应力-应变曲线与试验曲线得到了很好地吻合。

关键词岩石力学，岩石破坏，细胞自动机，遗传算法分类号 TU 458+.2，TP 183 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)10-1656-05EVOLVING CELLULAR AUTOMATA FOR SIMULATINGROCK FAILURELi Mingtian ，Feng Xiating ，Zhou Hui(Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ，The Chinese Academy of Sciences ， Wuhan 430071 China )Abstract Based on the theory of the physical cellular automata (PCA) and genetic algorithm ，an evolving cellular automata is put forward. When rock failure is simulated with PCA ，the energy dissipative rate has to be chosen artificially. This model makes use of genetic algorithm to search for the fittest energy dissipative rate with the stress-strain curve. And it can simulate the homogeneity and the anisotropy of the rock conveniently. So if a stress-strain curve is given ，its corresponding energy dissipative rate can be attained with this model and it demonstrates that the rock will show more plasticity with the increase of the energy dissipative rate. Key words rock mechanics ，rock failure ，cellular automata ，genetic algorithm1 引言岩石(体)是一种非均质、各向异性的高度复杂的介质。

TBM滚刀破岩过程及细观机理颗粒流模拟

TBM滚刀破岩过程及细观机理颗粒流模拟杨圣奇;黄彦华【摘要】采用颗粒流再现了锦屏大理岩脆—延—塑性转化特征,利用获得的细观参数建立TBM滚刀破岩离散元模型,模拟了单个TBM滚刀侵入断续单裂隙岩体过程,分析了裂隙倾角和围压对滚刀破岩效果的影响规律,最后从细观层面探讨了滚刀破岩机理.结果表明:含单裂隙岩体在单刀作用下,总体上表现为压缩性破坏、规则裂纹萌生与扩展、粉核区形成和主裂纹贯通4个阶段;当裂隙水平时翼裂纹萌生于裂隙中部,裂隙倾角较小时翼裂纹萌生于距尖端一定距离处,随着裂隙倾角的增大翼裂纹在裂隙尖端萌生.随着围压的增大,粉核区的范围逐渐变大,在高围压作用下出现侧向裂纹向自由面扩展;裂隙岩体比完整岩石更容易发生破坏,而且不同倾角裂隙岩体破坏难易程度也有所不同,总体上表现为:15°＜45°＜60°＜0°＜30°＜90°＜75°破岩由易到难.有围压条件下破岩难于无围压条件,且困难程度随着围压的提高而增大.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)006【总页数】10页(P1235-1244)【关键词】TBM;滚刀破岩;颗粒流模拟;细观机理;大理岩【作者】杨圣奇;黄彦华【作者单位】中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】U451.2杨圣奇,黄彦华. TBM滚刀破岩过程及细观机理颗粒流模拟[J].煤炭学报,2015,40(6):1235-1244. doi:10. 13225/ j. cnki. jccs. 2014. 3036Yang Shengqi,Huang Yanhua. Particle flow simulation on rock fragmentation process and meso-mechanism by a single TBM cutter[J]. Journal of China Coal Society,2015,40(6):1235-1244. doi:10. 13225/ j. cnki. jccs. 2014. 3036全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)具有施工快、质量高和操作环境好等优点,已被应用与公路隧道、水利隧洞等岩石工程中。

岩石脆性与断裂变形机制的地球力学模拟

岩石脆性与断裂变形机制的地球力学模拟岩石是地球上最基本的构成元素之一，其力学性质对地质灾害、地震等自然现象具有重要影响。

岩石的脆性与断裂变形机制是岩石力学研究中的关键问题之一。

地球力学模拟是一种运用物理实验与计算模拟相结合的方法，能够模拟岩石脆性与断裂变形过程，并揭示其中的机制。

在地球深部，岩石承受着来自地壳运动和地震产生的巨大应力。

当应力超过岩石的强度极限时，岩石会发生断裂变形。

脆性断裂是指岩石在受力下迅速发生破碎的现象，而非蠕变或塑性变形。

脆性断裂的机制包括微裂隙形成、扩展和相互连接形成断裂面。

这些机制在地质灾害、地震发生和构造演化中起着至关重要的作用。

地球力学模拟通过实验和计算模拟，模拟岩石在不同应力条件下发生断裂变形的过程，旨在揭示岩石脆性与断裂的机制。

实验室实验是地球力学模拟中常用的方法之一。

通过在岩石样品上施加不同应力和加载条件，研究岩石的断裂扩展、破碎和变形过程。

实验室实验可以提供详细的物理参数和现象观测，是研究岩石脆性与断裂机制的重要手段。

然而，岩石样品的实验需要耗费大量的时间和资源，并且只能在特定条件下进行，限制了其研究的深度和范围。

为了突破实验的限制，计算模拟成为地球力学模拟中的重要方法。

计算模拟基于力学方程和岩石材料的物理参数，通过计算机软件模拟岩石在不同应力条件下的断裂和变形过程。

计算模拟可以模拟大范围、大尺度的岩石体，提供更加细致和深入的信息。

地球力学模拟的关键是建立合理的力学模型和边界条件。

力学模型是对岩石性质和行为的数学描述，包括弹性模型、塑性模型和损伤模型等。

不同的岩石类型和断裂机制需要不同的力学模型来描述。

边界条件是指对岩石受力过程中的约束条件，如固定边界、加载边界和支撑边界等。

合理的力学模型和边界条件可以提高模拟结果的准确性和可信度。

地球力学模拟的应用广泛，可以用于研究岩石破碎和断裂的机制、地震产生的机理和地壳构造演化等。

例如，通过地球力学模拟可以模拟地震过程中的地面运动和地震波传播，提供地震烈度、震源机制和地震危险性评估等方面的信息。

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０㊀引㊀言
离散元方法是当今非连续介质力学数值方法中应用于岩石和混凝土等脆性材料的最广泛而且最有效的方法之一。其最大特点是可以反映岩石块体之间的接触面滑移、分离以及倾覆旋转，表征岩体内部节理、裂隙和断层等非连续特性，同时还能够计算块体内部的变形和应力，尤其对于描述岩石破坏过程的细观机制具有内在的优越性。已经广泛应用于岩石边坡稳定性分析、地下厂房围岩稳定性和破坏过程模拟、混凝土结构的裂缝扩展、破坏与倒塌过程分析、盾构机滚刀破岩过程分析和混凝土大坝及其基础破坏机制等岩石工程领域。Ｇｕ提出了刚体－弹簧模型模拟混凝土材料初始缺陷和骨料分布特性，所建立的离散元模型包括粗骨料、细骨料、砂浆和粘结界面，并且考虑了这些材料的随机分布特性。Ｊａｍｅｓ研究了非均质岩石细观裂纹的分布特性，提出了颗粒断裂的破坏准则。Ｇｒａｙ回顾了地质结构体的有限元和离散元建模问题，分析了有限元、离散元和有限差分法的在表征非连续地质体力学特性的适用性。Ｓｈｍｕｌｅｖｉｃｈ应用离散元方法（ＰＦＣ）模拟了切刀与土体之间的相互作用特性，研究表明该方法模拟的结果与实验结果基本一致，其目的在于通过优化切刀的形状，提高切刀破土的能量利用率。Ｏｎｏ采用三维离散元方法模拟了切土工具与土体之间的作用机制，讨论了６种离散元形状对数值模拟结果的影响，并将实验结果与模拟结果进行
（１．大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４；２．哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００）

摘㊀要：采用平行粘结细观本构模型，在岩石颗粒尺度上研究了压头侵入岩石的破坏过程。分析讨论了岩石材料平行粘结模型细观参数与宏观力学参数之间的映射关系。为了实现表征颗粒连接破坏模式，应用ＦＩＳＨ语言编写一个伺服程序，检测每个颗粒连接的受力状态。依据所建立的颗粒连接破坏准则，并对每个颗粒连接进行破断与否的评估，实现描述颗粒连接的破坏功能。研在压头垂直压力作用下，岩石试件内形成了３条主环向拉力链，它与宏观的小主应力方向究表明，一致。环向拉力链最大影响深度随着压头压入深度的增加而增加。与此同时，出现了几条径向压力链，它与宏观的大主应力方向基本一致。岩石试件裂纹是由环向拉应力和剪应力大于颗粒平行连接胶结材料的强度引起的。关键词：岩石试件；破碎过程；参数估计；细观模拟；压头侵入；平行粘结模型中图分类号：ＴＵ４４３㊀㊀㊀文献标志码：Ａ
［６］了对比分析。Ｕｃｇｕｌ采用三维离散元模型模拟了［５］［４］［３］［２］［１］
１㊀岩石材料平行粘结模型细观参数估计
岩石是多种矿物和胶结物组成的一种高度不均匀材料，在细观层次上表现在颗粒、粘结物和结构面等力学特性的随机分布特点。颗粒流（ＰａｒｔｉｃｌｅＦｌｏｗＣｏｄｅ）方法是由Ｃｕｎｄａｌｌ和Ｓｔｒａｃｋ提出的模拟球形颗粒运动与相互作用的细观离散元方法。该方法已经应用到岩石、土体和混凝土材料的力学特性研究中，着重从细观力学角度揭示材料的损伤和断裂机理。颗粒接触刚度模型包括线性颗粒接触刚度模型和ＨｅｒｚＭｉｎｄｌｉｎ非线性接触模型等。如图１所示，颗粒接触刚度模型参数包括法向刚度（ｋ）、切向刚度（ｋ）和摩擦系数（ｆ）以及ｎｓ阻尼（）等。 η
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｂｏｎｄｍｏｄｅｌｉｎｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎｕｎｄｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｉｎｄｅｎｔｅｒ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｍａｐｐｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｍｅｓｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌａｎｄｍａｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎａｒｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｌｙｂｒｉｄｇｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒ，ｔｈｅｓｅｒｖｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｉｓｃｏｄｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｄｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂｏｎｄｓｏｆｐａｒｃｅｌｓｅａｃｈｏｔｈｅｒｗｉｔｈＦＩＳＨｌａｎｇｕａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｓｆｏｒｅｖｅｒｙｂｏｕｎｄｉｓｃｈｅｃｋｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｆｏｒｔｈｅｂｏｎｄｓｏｆｐａｒｃｅｌｓ，ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｗｈｅｔｈｅｒｅｘｉｓｔｓｆｒａｃｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂｏｎｄｓｏｆｐａｒｃｅｌｓｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｉｎｄｅｎｔｅｒ，ｔｈｅｔｒｅｅｔｅｎｓｉｌｅｆｏｒｃｅ，ａｎｄｔｈｅｉｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｓａｍｅａｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｈａｉｎｓａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｍｉｎｏｒｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｒａｄｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｆｏｒｃｅｃｈａｉｎｓａｒｅｓａｍｅａｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｃｒａｃｋｓｉｎｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎａｒｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｅｎｓｉｌｅｆｏｒｃｅｉｎｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｗｈｅｎｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｏｒｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｍａｔｅｒｉａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ．
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㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀西安科技大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１６年㊀
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｍｅｓｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｄｅｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ；ｐａｒａｌｌｅｌｂｏｎｄｍｏｄｅｌ采用实验和数值模拟方法研究了ＴＢＭ滚刀的破岩过程，建立了滚刀贯入深度与贯入力之间的关系，研究了滚刀作用下岩石的剪切破坏问题。从以上相关研究工作中可以看出，采用离散元方法研究土体材料破坏过程所进行的工作较多，而研究岩石材料细观破坏过程的工作相对较少。与此同时，如何较为准确估计岩石材料的细观模型参数是制约离散元方法解决工程实际问题的瓶颈。岩石的力学行为由其内在的细观结构和模型参数决定，尤其是岩石细观裂纹及其演化和发展过程。笔者的目的在于在岩石颗粒尺度上研究压头作用下的岩石破坏过程，揭示岩石破碎漏斗的细观形成机制。
２０１６－０５－１０㊀㊀㊀责任编辑：杨泉林收稿日期：基金项目：国家重点基础研究发展计划（２０１５ＣＢ０５７８０４）；国家自然科学基金（１１５７２０７９）；工业装备结构分析国家重点实验室开放基金（Ｓ１４２０６）通讯作者：李守巨（１９６０－），男，辽宁沈阳人，教授，博士，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｓｈｏｕｊｕ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＨａｒｂｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００，Ｃｈｉｎａ）