固有的微裂纹群对天然岩石的断裂行为有重要影响。本研究在单轴拉伸和三点弯曲试验的数值模拟中讨论了这个问题。为此，提出了一种基于多个相交嵌入不连续有限元的岩石断裂模型。固有的微裂纹群由预先嵌入的随机取向的不连续群表示。裂纹屏蔽(通过虚假锁定) 是指允许在违反朗肯准则的情况下，在一个初始裂纹不适合加载方向的元件中引入新裂纹来防止的。岩石非均质性是由代表花岗质数值岩石不同矿物的随机三角形有限元团聚体来解释的。数值模拟显示了初始微裂纹群的强度降低效应。在单轴拉伸条件下，由于应力状态的均匀性，这种影响要半圆形三点弯曲具有明显的局部最大拉应力的非均匀应力状态时要强烈得多。





图1 半圆盘动态三点弯曲的计算模型(a) ，有限元网格与8592个单元(b) ，数值岩石矿物细观结构(c)





图2 半圆盘动态三点弯曲模拟结果(粗网格效应) : 数值岩样(NumRock1)(a) ; 无初始裂纹的新裂纹(b)和裂纹张开量(c) ; 初始裂纹密度为1.37 mm-2(NumRock1)的新裂纹(d)和裂纹张开量(e) ; 含2104个单元(f)的粗网格; 不同细观结构(g)和不同初始裂纹密度(NA = 1.37mm-2)(h)的弯曲拉应力随时间的函数

固有的微裂纹群对天然岩石的断裂行为有重要影响。本研究在单轴拉伸和三点弯曲试验的数值模拟中讨论了这个问题。为此，提出了一种基于多个相交嵌入不连续有限元的岩石断裂模型。固有的微裂纹群由预先嵌入的随机取向的不连续群表示。裂纹屏蔽(通过虚假锁定) 是指允许在违反朗肯准则的情况下，在一个初始裂纹不适合加载方向的元件中引入新裂纹来防止的。岩石非均质性是由代表花岗质数值岩石不同矿物的随机三角形有限元团聚体来解释的。数值模拟显示了初始微裂纹群的强度降低效应。在单轴拉伸条件下，由于应力状态的均匀性，这种影响要半圆形三点弯曲具有明显的局部最大拉应力的非均匀应力状态时要强烈得多。





图1 半圆盘动态三点弯曲的计算模型(a) ，有限元网格与8592个单元(b) ，数值岩石矿物细观结构(c)





图2 半圆盘动态三点弯曲模拟结果(粗网格效应) : 数值岩样(NumRock1)(a) ; 无初始裂纹的新裂纹(b)和裂纹张开量(c) ; 初始裂纹密度为1.37 mm-2(NumRock1)的新裂纹(d)和裂纹张开量(e) ; 含2104个单元(f)的粗网格; 不同细观结构(g)和不同初始裂纹密度(NA = 1.37mm-2)(h)的弯曲拉应力随时间的函数