岩石三维破裂过程的数值模拟研究
《2024年三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》范文
《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言随着科学技术的发展，对地质过程的理解和研究已经成为工程和科学研究领域中重要的一环。
岩石破裂作为地质过程的重要部分，其过程分析和研究显得尤为重要。
在三维条件下，岩石的破裂过程不仅涉及复杂的物理和化学过程，而且涉及到多种尺度和多种因素的相互作用。
因此，对三维条件下岩石破裂过程的分析和数值试验方法的研究，对于我们深入理解岩石的破裂机制，提高工程安全性以及地质灾害预警具有十分重要的意义。
二、岩石破裂的物理机制与背景岩石的破裂是复杂的地质过程中的一部分，主要涉及的是在内外因素共同作用下，岩石的结构发生破坏的现象。
岩石破裂的过程中涉及到了应力的传播、裂纹的形成和发展等物理机制。
其中，这些物理机制在不同环境条件下、特别是在三维空间内的作用机理有着极其重要的研究价值。
三、三维条件下岩石破裂过程的数学描述与建模对于岩石的破裂过程进行精确的数学描述和建模，需要基于一系列的假设和简化的条件。
其中最基本的是应力和位移的关系描述，这涉及到弹性力学和塑性力学的知识。
此外，考虑到岩石的非均匀性和各向异性等特性，还需要建立更加复杂的模型。
这些模型可以用于描述在三维空间中应力场的分布、裂纹的扩展以及最终导致岩石破裂的过程。
四、数值试验方法研究针对三维条件下的岩石破裂过程，数值试验方法是一种重要的研究手段。
通过数值模拟，我们可以模拟出真实的岩石破裂过程，并对其进行详细的分析。
目前常用的数值试验方法包括有限元法、离散元法等。
这些方法各有其优点和适用范围，可以根据具体的研究需要选择合适的数值方法。
例如，在有限元法中，我们可以设置初始条件（如初始应力场、初始位移等）以及材料属性（如弹性模量、剪切模量等），然后进行求解计算得到岩体的变形和破坏状态；在离散元法中，我们可以模拟出岩石中裂纹的形成和扩展过程，以及裂纹之间的相互作用等。
五、实验设计与实施在进行数值试验时，我们需要根据研究目的和实际需求设计合理的实验方案。
岩体三维裂隙拉伸断裂机理的试验与数值模拟研究
岩体三维裂隙拉伸断裂机理的试验与数值模拟研究【中文摘要】裂隙岩体是各种岩体工程和环境工程中经常碰到的一种复杂工程介质。
在承受工程荷载时,岩体中大量的裂隙开始萌生、扩展和贯通,导致岩体介质力学性能的劣化以致终极破坏。
因此,岩体中原生裂隙的扩展演化特征、破裂模式以及对岩体力学特性的影响一直为学术界和工程界所重视。
鉴于三维题目在数学处理和现象观测上的复杂性,人们对裂隙题目的研究往往简化为二维情况来处理,但裂隙大都处于三维应力状态(表面裂隙或深埋裂隙),把三维裂隙简化为二维裂隙会引起较大差距。
因此,近年来有关三维裂隙扩展演化机制及其对岩体材料力学特性影响的研究成为岩土工程重要研究课题。
目前压缩条件下岩体中三维裂隙扩展演化机制的试验研究已有一些,但由于试验设备和技术方面的制约,拉伸条件下相应的成果很少。
岩石材料具有低抗拉性,在较低拉伸应力作用下内部裂隙就开始扩展、贯通导致材料破坏。
岩体工程中不可避免的要碰到拉应力区,因此开展拉伸条件下三维裂隙扩展演化机制以及对岩体力学特性影响的研究具有重要的理论意义和工程价值。
物理试验方法和数值模拟方法是研究裂隙扩展题目的有效手段。
本文结合这两种方法开展了以下研究工作:1、通过阅读大量文献,分析比较了以往三维裂隙岩体断裂机理试验中所用各种材料的优缺点。
结合本试验情况,研制了脆性砂浆材料,其物理力学参数与砂岩接近,代替真实岩石进行试验可表现出类似的受力变形特征,并且该材料方便埋设三维裂隙。
2、由于岩石材料直接拉伸试验技术不成熟,故改进了目前采用较多的夹具法和黏结法,设计加工了适用于脆性材料单轴拉伸试验的端部扩大型试件模具、与试件外形配套的夹具以及黏结拉伸轴向定位装置。
3、制作了含不同形式(不同角度、不同间距和不同数目)内置裂隙的试件,并对其进行了单轴拉伸试验,得到了各试件的应力应变曲线,观察分析了试件的受力变形过程,总结了内置裂隙角度、间距及数目对材料力学特性以及裂隙扩展演化过程的影响。
三维岩体裂隙网络模拟研究及应用
裂隙统 计分析 的方法很 多 ， 有玫瑰花图法、 直
方 图法 、 点图法和等密度 图法等。本次研究中， 极
首先 由走 向玫瑰 图、倾 向和倾角分布的直方 图对 裂 隙的产状分布特征分别进行 了分析 ，然后结合
裂 隙等密度 图分析得出了结构面优势产状。
・
４ ・ ９
【 要】 摘 为合理评 价 某水库库岸岩体 结构特征 及工程 整治提供依 据 ，对 区内岩体进行 了裂 隙
调 查 及 三 维 网 络 模 拟 研 究 。 研 究基 于 Ｍｏ ｔ— ａ ｏ 拟 方 法 ， 走 向玫 瑰 图 、 向 和 倾 角分 布 ｎｅ Ｃ ｒ 模 ｌ 由 倾
的 直方 图对裂 隙的产状 分布特征分 别进行 了分析 ，结合 裂隙等 密度 图分析 得 出了结构面优 势 产状 、用直接 法产生 随机 数并利 用计算机模 拟得 出符合 实际 的三 维裂 隙网络 图。 引入 广义计 算， 讨论 了值 的 变化 可能影 响库岸岩体在 不 同方向的稳 定性 。
２３ 裂 隙几 何 参 数分 析 统 计 ．
某 库 段 位 于 兴 山县 中部 偏 南 的 香 溪 河 谷 ， 为 兴 山县 原 县 城 所 在 地 。 区域 上 位 于大 巴 山 与秭 归
盆地过渡地带 ， 属于构造剥蚀 中低 山区， 山高坡陡 ，
相对高差 ８０ １ ０ ０～ ０ｍ。研究 区内地层出露齐全 ， ０ 从古元界至新生界均有 出露 ，该地 区分布地层有 三叠系 ， 罗系及第四系。区域地 质构造上高阳镇 侏 处于 ３ 个构造单元的交接部位 ，区内地质构造 复
之间和 １０～ ４ ￣ ９￣ ２０ 之间 ； 倾角 大多为 陡倾 ， 一般 在
４ ￣８ ￣ 间 。 ５～ ０之
强冲击荷载下岩石破坏三维数值模拟
Ｔｈ ｉ ｅ ｓｍｕｌ ｔｏｎ ｒ ｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ｅ ｉ ｔ ｆ ｒ ｓ ｕｒ ｕ ｖ ｓ ａ ｉ ｅ ｕｌ ａ ｄ ｓ ｍ ｋ ｙ ｐｏ ｎ ｓ ｏ ｐ ｅ ｓ ｅ ｃ ｒ ｅ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｒ ｇ ｖ ｎ，ｗ ｈ ｃ ｈａ ｉ ｐ ｔ ｎｔ ｉ ｆ— ｉｈ ｄ ｍ ｏｒ ａ ｓｇｎｉｉ
Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ ｕａ ，ＣＨ ＥＮ ｎｇ— ｅ ～ ，Ｌ ＩＧａｎ Ｈ Ｌｏ ｗ ｉ ｇ 。 Ａ Ｎ Ｇ ｕ ｇｕａ 。 Ｗ Ｘ — ｎｇ ’
（ ． ｃ ｌｙ ｏ Ｌａ ｄ Ｓ ｕ ｃ ｇｉ ｅ ｒｎ １ Ｆａ ｕ ｔ ｆ ｎ ｏ ｒ‘ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｋｕ ｍｉｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ， Ｋｕ ｍｉ ｇ ６ ０ ９ ｉ ａ；２ Ｓ ａ ｉｔｃ ｌ ｎ ｔ ｅ ｔｃ ｌＣｏ ｌｇ Ｙｕ ｎ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｎ ｎ ５ ０ ３Ｃｈ ｎ ． ｔ ｔｓｉａ ｄ Ｍａ ｈ ｍａ ｉａ ｌｅ ｅ， ｎ ａ ｉｅ ｓｔ ｆ ａ
范 围 内的动 态应 力应 变 曲线 ； 一 种 冲击 荷 载作 用 下 岩 石 力 学 响应 特 征 研 究 ， 对 于认识 岩石 中的爆 破 和 破 碎 机 理 、 力 波 传 播 规 律 应 以及材 料 的抗 爆 性 、 冲 击 性 能 是 十 分 重 要 的 。 抗 目前获 得材 料动 态 力 学 的 性 能 主 要 有 两 种 方法 ： 一 种 是 Ｓ Ｂ技 术 ， 以 获 得 应 变 率 在 （ ０ １ 。 ／ ＨＰ 可 １ ～ ０） ｓ
第 １６卷 第 ２ 期 ２ ０ １ ０ 年 ６月
工 程 爆 破
ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＴＩ ＢＩＡＳ ＮＧ
《2024年三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》范文
《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言随着地球科学和工程技术的不断发展，对岩石破裂过程的研究变得越来越重要。
岩石破裂是地质灾害、岩土工程、地震工程等领域的重要研究内容。
在三维条件下，岩石的破裂过程具有复杂的物理特性和力学行为，因此，对这一过程的分析和数值试验方法的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法，为相关领域的理论研究和实践应用提供参考。
二、三维岩石破裂过程的物理特性和力学行为岩石破裂过程的物理特性和力学行为十分复杂。
在三维条件下，岩石的破裂受到多种因素的影响，如应力分布、温度变化、湿度变化等。
这些因素相互作用，导致岩石的破裂过程具有非线性、多尺度、多物理场耦合等特点。
因此，对三维岩石破裂过程的物理特性和力学行为进行深入研究，对于准确描述和理解岩石的破裂行为具有重要意义。
三、三维岩石破裂过程的分析方法为了更好地理解三维岩石破裂过程，需要采用先进的分析方法。
目前，常用的分析方法包括理论分析、实验研究和数值模拟等。
其中，数值模拟是研究三维岩石破裂过程的重要手段。
通过建立岩石的数值模型，可以模拟岩石在不同条件下的破裂过程，从而揭示其破裂机制和物理特性。
常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法、有限差分法等。
这些方法在岩石力学和工程领域得到了广泛应用，为岩石破裂过程的研究提供了强有力的工具。
四、三维岩石破裂过程的数值试验方法研究数值试验是研究三维岩石破裂过程的重要手段。
通过建立岩石的数值模型，可以在计算机上模拟岩石的破裂过程，从而了解其破裂机制和物理特性。
为了更好地进行数值试验，需要选择合适的数值模型和算法。
常用的数值模型包括连续介质模型和非连续介质模型。
连续介质模型适用于描述岩石的连续变形和破裂过程，而非连续介质模型则更适用于描述岩石的断裂和破碎过程。
此外，还需要选择合适的算法来求解数值模型中的方程和方程组，如有限元法、离散元法等。
在数值试验中，还需要考虑边界条件和材料参数的选择。
工程岩体弹塑性破裂过程数值模拟研究概述
工程岩体弹塑性破裂过程数值模拟研究概述
随着计算技术的不断发展，计算机模拟技术在工程岩体有限元分析中得到了广泛应用。
它不仅能帮助研究者更加准确地模拟破坏岩体过程，而且可以深入探究岩体中复杂的时空
变形过程。
有限元方法在理解和模拟工程岩体失效机制中发挥着重要作用，其基本思想是
将岩体看成由多块小单元组成，每个小单元被建模成有限 s-t弹塑性模型,然后综合分析
各个子元件及其相互作用，从而建立一个实用的数值模型来模拟岩体的失效过程。
工程岩体的数值模拟研究有很多不同的方法，其中最常用的是有限元技术，它可以准
确表征工程岩体的弹性及其弹塑性破裂的过程，从而更好地理解卸荷作用下的本构及破坏
机理。
目前，研究者们普遍采用有限元方法模拟工程岩体弹塑性破裂过程，使用大量的工
程案例评估其应用程度。
然而，由于地质条件的复杂性，有限元分析仍然存在模拟不准确，计算量大，实际应用中计算结果含义解释困难等问题。
总之，当前有限元方法已经体现出良好的精度和可靠性，但针对不同的工程项目还有
一定的局限性，而数值模拟技术的发展将是一项有力的技术手段可以帮助我们从宏观到微
观上获得更多的信息，同时也将有助于研究工程岩体机理及其数值模型的改进。
岩石动态剥落破裂的数值模拟
岩石动态剥落破裂的数值模拟引言岩石动态剥落破裂是地质灾害中的一种严重类型，其产生的原因多样，如地震、爆炸、水力冲击等。
对于这种问题，数值模拟方法已被广泛应用于地质工程领域，以预测和评估岩石动态破裂过程的破坏性和具体效果，以及结构的稳定性和保护性能。
本文将介绍目前常用的岩石动态破裂数值模拟方法，包括有限元法和离散元法，并分析其优劣和应用范围。
一、有限元法有限元法是解决结构力学中的问题的常用方法，包括岩石动态破裂模拟。
其基本思想是将复杂的结构分解成若干个小元素，并对每个小元素进行简化模型假设，利用数值方法对每个小元素进行求解，最后将结果组合得到全局结构的反应。
在岩石动态破裂模拟中，将峰值强度、应力波传播、岩石内损伤等问题转化为有限元数值求解问题，可大幅简化问题的求解过程。
有限元法在岩石动态破裂模拟中的应用主要涉及到以下几个方面：1、破裂过程的数值模拟：破裂过程的分析对于预测和评估破坏的具体情况至关重要，有限元法能够对破裂过程进行数值模拟；2、弹性介质中应力波传播的数值模拟：应力波传播的速度、频率对于岩石破裂具有重要影响，有限元法可以计算弹性介质中应力波传播的特征及其影响；3、岩石内部损伤行为的数值模拟：岩石内部微观结构的变化对于破裂行为的发生有着直接的影响，有限元法可以模拟并计算微观尺度上的变化。
有限元法的优点在于：1、求解过程简便快捷；2、可对各种不同类型和形状的结构进行模拟；3、适用于各种不同工况下的模拟。
其缺点在于：1、仅适用于小小尺度下，如旋转对称或轴对称问题的处理等；2、计算机资源投入较大，对于大规模结构的处理难度较大；3、需要对于每个小元素进行较好的建模。
二、离散元法离散元法是一种分子动力学模型，其首要任务是模拟模型中各种物质颗粒在自然环境下的运动行为，其模型假设是颗粒物的弹性和摩擦不存在。
离散元法最初被应用于地质动力学的问题中，由于其适用范围广、计算速度快、能够对多种不同类型的物体进行建模等优点，迅速成为岩石动态破裂模拟中最常用的方法之一。
岩体三维裂隙拉伸断裂机理的试验与数值模拟研究的开题报告
岩体三维裂隙拉伸断裂机理的试验与数值模拟研究的开题报告一、研究背景岩石是地球内部最常见的固体材料之一，它们广泛存在于各种地质构造中，但随着地下地质资源的疏野开采和人类活动的不断增加，地下岩石裂隙的形成和演化越来越引起人们的关注。
岩体裂隙是岩石工程中的重要因素，它们直接影响岩石的物理、力学和水文力学性质，对于工程建设、矿业开发等领域具有重要价值。
因此，对岩体裂隙的研究具有重要的应用价值。
二、研究目的及意义本文旨在研究岩体三维裂隙拉伸断裂机理，通过对岩体裂隙形态、裂隙尺度、裂隙分布和裂隙方向等方面的分析，探讨岩体裂隙形成机理、裂隙演化规律和裂隙阻力等问题，并建立数学模型，模拟岩体裂隙的生长过程，以期为岩体工程建设和矿业开发提供理论参考和技术支持。
三、研究方法本文主要采用试验和数值模拟相结合的方法，试验部分采用岩样拉伸试验方法，利用万能试验机测量样品的应力-应变曲线、裂隙数量、裂隙角度和裂隙长度等数据；数值模拟部分，采用有限元模拟方法模拟岩体三维裂隙的生长规律和断裂机理，通过对不同的岩体结构和参数进行模拟，分析岩体裂隙的分布和形态，探究裂隙性质与岩体力学特征之间的相互关系和作用机制。
四、研究内容及步骤1. 对岩样拉伸试验，测量岩样应力-应变曲线，观察岩样中裂隙数量、裂隙角度、裂隙长度等信息。
2. 建立岩体三维裂隙的有限元模型，进行数值模拟，分析裂隙的分布和形态，探究岩体裂隙与岩石力学性质之间的关系。
3. 将试验数据和数值模拟结果进行对比分析，验证数值模拟的准确性和可靠性。
4. 总结并分析研究结果，得出结论，并提出未来的研究方向和建议。
五、预期成果本研究预期将揭示岩体三维裂隙拉伸断裂机理，提高岩石工程建设和矿业开发的技术水平，并为岩石力学领域的进一步研究提供参考和支持。
同时，本研究还将产生一系列的论文和学术成果，为我国的岩石力学学科发展做出积极贡献。
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万方数据
万方数据
第２５卷第５期梁正榴等．岩石三维破裂过程的数值模拟研究・９３３・
的材料力学。
ＲＦＰＡ３Ｄ中采用简单的弹性损伤本构模型，在达
到破坏准则之前，单元保持线弹性的力学性质。
本
文的研究采掰带有拉伸截断的Ｍｏｌａｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏
准则。
娄单元静最小主应力超过其单轴拉｛率强度时
单元发生拉伸破坏，其产生的拉伸损伤演化方程如
下：
Ｄ＝
０（ｅ＞ｅｍ）１＿鲁蛾。
≤一ｍ）１＠≤￡哦）
式中：嚷为单元的残余强度，气为单元拉伸损伤的最小主应变门槛值，￡ｌｕ为单元分离最小主应变门槛值。
拉伸损伤本构关系曲线如图１所示。
阌ｌ拉伸损伤本构关系曲线
Ｆｉｇ．１Ｅｌａｓｔｉｃｄａｍａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｌａｗｆｏｒｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｅｎｓｉｌｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ
如果单元应力达到了剪切破坏的Ｍｏ羲托ｏｕ奴ｎｂ准则，单元产生剪切损伤。
剪切损伤本构关系曲线如图２所示。
圈２剪切损伤本掏关系魏线
Ｆｉｇ。
２Ｅｌａｓｔｉｃｄａｍａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｌａｗｆｏｒｅｌｅｍｅｎｔｉｎｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ
莠切损伤演纯方程如下：式中：爨为细观单元单轴抗压强度：ｅｒ＝为单元的残余强度，且有瓯＝徽瓦，职为残余强度系数。
需要注意的楚，在损伤演化过程中，单元抵抗载荷的能力是逐濒降低鲍，在达到破坏准则之嚣仍然保持一定的残余强度。
尽管上面只是单轴压缩和拉伸下的应变损伤，但是已经考虑到三维应力下其他２个主应力对最大主应变或最小主应变的影响。
拉伸破坏下可采掰下面的等效应变办法进行处理：
其中，
（８）
《‘）＝｛乞置萋０；三：：三寻ｐ，３ＲＦＰＡ３Ｄ的实现
ＲＦＰＡ∞主要包括３个部分：前处理、数据计算秘计算结果酶后处理。
莆处理采用Ｗｉｎｄｏｗｓ平台下的ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ＋＋开发。
利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ＋＋强大的系统控制能力可以开发出友好方便的用户界面，采用ＳＧＬ公词跨平台图形库模块ＯｐｅｎＧＬ来实现软件模拟结果的图形图像的显示。
有限元计算部分采用Ｆｏｒｔｒａｎ９０开发，ＲＦＰＡ∞的计算可以采用Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上的单枫舨，也可以采焉Ｌｉｎｕｘ平螽上的并幸亍计算。
目前在单桃上已经可以计算２０万单元的规模，在３２节点的联想深腾１８００上已经可以突破３００万单元的计算。
４岩石破裂过程的数僮模拟
本文采用ＲＦＰＡ３Ｄ分别模拟了同种岩石材料鲍单轴压缩、单轴拉伸和剪切破裂这３种基本试验。
岩石材料的均质度为２，弹性模量的期望值为２００００ＭＰａ，细观单元单轴匿缩峰值强度的期望值为１００ＭＰａ。
４．１单轴压缩试验
单轴压缩试验是最简单也是最重要的岩石力学试验。
试件尺寸为８０ｍｍｘ４０ｍｍｘ４０ｍｍ，划分的网格为８０ｘ４０ｘ４０，共１２８０００个单元。
数值试验中采用位移加载，每步位移增量为０．∞２ｍｍ。
图３为
踟
彩
＜
≥
◇溉
◇旦Ｍ
一
，
硅、
＝
Ｄ 万方数据
・９３４・
豢石力学与王程学摄
２００６链
鹜３单轴压缩破裘：ｉ遣程中的弹。
睫模量图
Ｆｉｇ．３
Ｅｌａｓｔｉｃｐｌｏｔｓｄｕｒｉｎｇｒｏｃｋｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ
单轴压缩破裂过程中的弹性模量图。
裂纹首先在试件的中部出现，并且逐渐扩展，最终形成剪切破裂滑动蠢，导致试件最终破裂失稳。
从图３中可以看出，在试件不同方向和不同切面上都出现了剪切裂
纹，并且裂纹蕊互相交叉、互相作用和影响。
从三
维的破裂模拟可以真实遗看到空间三维裂纹扩震过程，鼠然每一个单元是完全均质的，但是由于整个试件中的所有单元服从统计函数分布，其宏观力学
性质表现出来的却是非线性（觅图４）。
辍鑫痘变
图４单轴骶缩下的轴向应力一轴向应变曲线
Ｆｉｇ．４
Ａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓ・ａｘｉａｌｓｔｒａｉｎ
ｃｕｒｖｅ
ｏｆｔｈｅｒｏｃｋ
ｓｐｅｃｉｍｅｎ
ｓｕｂｊｅｃｔｅｄｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ
阉５擎轴派缩下酶声发射数露及葵释放豹累积麓量鏊线
Ｆｉｇ．５
ＡＥ
ｃｏｕｎｔｓ
ａｎｄｒｅｌｅａｓｅｄｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｒｏｃｋｓｐｅｃｉｍｅｎ
ｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
ｌｏａｄｉｎｇ
在实验室中要直接进行拉伸试验是非常困难的，数值试验的一个很大优越性就是可以突破实验窒客观试骏条件的限剃，戆够舞＃常理想撼实现各静
加载条件和方式。
图６给出了单轴拉伸下的最小主应力场。
此时试件处于部分拉断状态，在朱拉断部
分出现了缀嵩静应力集中现象。
图７力第１５０加载
步下的拉伸破裂弹性模量图，显示的是最终拉坏的
断裂面。
从不同方向的不同切磁上看断裂面各不相
圊，在同一各切面上也是崎逐携季斤，与二维裂纹不
图６单轴拉伸下的最小主威力场（单位：ＭＰａ）
Ｆｉｇ。
６
Ｍｉｎｏｒｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｒｏｃｋ
ｓｐｅｃｉｍｅｎ
ｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏ
ｕｎｉａｘｉａｌ
ｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ（ｕｎｉｔ：ＭＰａｌ
图５为单轴压缩下的声发射数日及其释放的累
积能量逮线图。
在加载的初期阶段，声发射数舅和
能量都很少，随着加载使移的增加，声发射麓量和数目逐渐增加，并且在峰值载荷时达到最大值，此对磐石试俘发生了宏观大破裂，紧接着突然失去鹅７第１５０瓣蓑步下瓣拉｛枣破裘强健摸量图＜单位：ＭＰａ）
承载熊力，产生大的应力降。
Ｆｉｇ．７
Ｅ１ａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｅｎｓｉＩｅｆｒａｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅ１５０ｔｈ
４．２单轴拉伸试验ｌｏａｄｉｎｇ（ｕｎｉｔ：ＭＰａ）
万方数据
第２５卷第５期梁正召等．岩石三维破裂过程的数值模拟研究・９３５・
同的是，三维裂纹在空间上是一个很不规则的曲
酉。
露单辘题续试验绪采不同薛是，试斧拉｛审断裂
后的宏观残余强度很低，几乎完全失去了承载能力
（见图８）。
图９为单轴拉伸过程中的声发射数目及其
释放的累积戆量曲线。
对比图５霸９可以看出，到
峰值强度的时候，声发射数目比单轴压缩下大大减少，并且在峰值之后声发射数目和释放的累积能最也急剧减少。
轴囱成变，ｌＯ－４
—６—５—４—３—２—１０
Ｏ．０
—０．５
—１．０叠
莲
一１．５Ｒ
铡
耀
一２．０嚣
一２．５
—３．０
圈８壹接攀辘拉｛孛模燮
Ｆｉｇ．８ＭｏｄｅｌｉｎＲＦＰＡ３Ｄｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ
蔫９单辘拉｛搴过程中懿声发射数基及荬鹈放静累较麓釜蘸线Ｆｉｇ．９ＡＥｃｏｕｎｔｓａｎｄｒｅｌｅａｓｅｄｅｎｅｒｇｙｄｕｒｉｎｇｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ
４．３剪切破裂遽验
剪切破裂试验分为非限制性和限制性剪切破裂试验。
由于篇幅限制本文只给出限制性的单面剪切破裂试验。
剪切加载摸型冤图１０，在沿着预定酶剪切面上预利了２条引导裂纹，在试件的两端旋加位移载荷。
首先裂纹沿着两端的引导裂纹逐渐向中间扩展，引起威力集中，随着位移的进一步增加，裂纹逐渐扩震并最终贯通《觅图ｌ１）。
圈１２为剪切破裂中的声发射空间分布。
从图１２中可以发现，声发射几乎都集中在剪切面上，需要指出的是图中过滤掉了一些戆量魄较小声发射，图中的球矗径大小代表了破裂时单元释放声发射能量的大小。
图ｌＯ剪切加载模型
Ｆｉｇ．１０Ｓｋｅｔｃｈｏｆｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｓｈｅａｒｌｏａｄｉｎｇ
图１１用弹性模量分布表示的剪切破裂过程（单位：ＭＰａ）
Ｆｉｇ．１１Ｆｒａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｈｅａｒｌｏａｄｉｎｇ（ｕｎｉｔ：ＭＰａ）
图１２翦切破裂中的声发射空间分布
Ｆｉｇ．１２Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｓｈｅａｒｆｒａｃｔｕｒｅ
５结语
（１）采用Ｗｅｉｂｕｌｌ函数分布来描述岩石细观单元的强度和弹性模量等力学性质，将细观力学方法与数值计算方法有枫地结合起来，通过考虑毒暑均匀性特点研究岩石酶非线性力学行为，是一种运矮连续介质力学方法解决非连续介质力学问题的新型数值分析方法。
（２）逶过弓｜入简单壹观静缨观单元本构模型，采用细观单元材料性质退化的办法，建立了岩石破裂过程的模型。
在此基础上应用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋，ＯｐｅｎＧＬ秘Ｆｏｒｔｒａｎ语言绽剖了ＲＦＰＡ３Ｄ数值摸叛软
件。
万方数据
万方数据。