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“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2022YFC2903902) 中央高校基本科研业务费项目(编号:2023GFYD17)。

在复杂地应力和开采扰动的条件下,岩体常被裂隙结构面分割成非连续体,造成了岩体物理力学性质的各向异性,进而改变了岩体的力学响应与破坏模式。 为深入研究裂隙几何特征对岩石单轴压缩力学特性及破坏模式的影响,结合单轴压缩试验和结构面数字摄影测量结果,建立了多裂隙条件下非均质岩石的单轴压缩离散元模型,开展结构面岩石的破坏机制和力学特征研究。 研究结果表明,裂隙岩石的单轴压缩数值模拟可划分为3 个阶段:无损伤阶段、裂纹萌生阶段和裂纹扩展—萌生阶段。 随着裂隙数量的增加,岩石的弹性模量持续下降,峰值强度呈现下降后趋于平稳的演化规律。 在应力应变曲线的峰后阶段,破坏模式由脆性破坏转变为塑性破坏。 裂隙网络的相互作用形成了受力构架体系,抑制了局部破坏,并为应力传递和微裂纹扩展提供了较为稳定的路径。 裂隙岩石的破坏模式主要表现为拉伸破坏,裂隙尖端的损伤较为剧烈,且随着裂隙数量的增加,微裂纹倾角的倾向性减弱。 微裂纹扩展虽然引起裂隙尖端应力集中区的部分应力释放,但在岩石失稳破坏时,裂隙尖端仍然是应力集中区域。 研究成果可为揭示岩石与裂隙结构面之间的力学响应机制提供参考。