单轴拉伸作用下岩石裂隙起裂扩展的数值模拟

张海磊^1,2,3，邓青林^3,4，侯俊⁵，赵国彦³，雷明礼^1,2

1. 西北矿冶研究院2. 甘肃省深井高效开采与灾变控制工程实验室3. 中南大学资源与安全工程学院4. 核工业西南勘察设计研究院有限公司5. 长春黄金研究院

摘 要：地下采矿工程开挖对天然岩石是一种卸荷行为,卸荷后的岩石容易受到拉应力作用,造成岩石内部原生裂隙的扩张贯通,从而极大影响工程岩体稳定性。为研究拉伸作用下岩石内部裂隙的萌生演化规律,采用扩展有限单元法,对含不同裂隙倾角的岩石进行了模拟研究。结果表明:拉伸应力下岩石裂隙起裂主要受Ⅰ型应力强度因子控制,裂隙倾角越大,起裂越困难,相应的起裂角也越大;裂隙扩展时的扩展角保持不变,扩展方向与最大拉应力方向保持垂直。

关键词：地下采矿工程;单轴拉伸;岩石裂隙;起裂扩展;扩展有限单元法;