花岗岩单轴压缩力学特性试验及数值模拟

采用电液伺服试验机对花岗岩进行单轴压缩试验, 利用RFPA 模拟岩石破裂过程, 详细分析了单轴压缩下花岗岩各特征应力大小、损伤过程、破坏模式及裂纹扩展规律。结果表明: 花岗岩在单轴压缩下裂纹闭合应力、裂纹起始应力、损伤应力分别占峰值应力的41. 1%、58. 7%、88. 3%; 在损伤变量的基础上提出损伤变量临界值, 以应变值为基础建立花岗岩损伤与裂隙演化之间的联系, 定量分析了花岗岩裂隙演化4 个阶段下损伤变量的变化; 花岗岩单轴压缩下破坏模式与主裂隙方向有关, 当主裂隙方向和轴向压应力方向平行时, 花岗岩发生竖向劈裂破坏, 当主裂隙方向与轴向压应力方向存在夹角时, 花岗岩发生竖向劈裂与剪切组合破坏; 根据RFPA 2D 模拟得到花岗岩破裂结果, 发现当加载应力达到峰值应力的46. 9%时, 花岗岩内部出现局部的微损伤, 当加载应力达到峰值应力的63. 3%时, 花岗岩内部的微损伤累积引起局部的微裂纹, 当加载应力达到峰值应力的88. 3%时, 花岗岩内部的微裂纹汇聚形成显裂纹, 在显裂纹区域出现应力集中现象, 使得显裂纹相互贯通, 最终导致花岗岩的宏观破坏。