基于统计试验设计下花岗岩两种本构模型研究

关键词：本构模型 宏细观力学参数 统计学分析 破坏模式 裂纹倾角 

摘要：针对颗粒离散元在研究岩石材料过程中细观本构模型表现出的差异性问题,以新疆奇热哈塔尔过水隧洞片麻状花岗岩的力学参数为基础,建立二维离散元模型,通过统计学的试验方法,对比分析PB模型与FJ模型在宏观力学参数及破坏模式的差异性与稳定性,为后续改进本构模型以及选取合适的本构模型进行岩石数值模拟提供研究依据。研究表明,两种本构模型均能做到较为准确描述花岗岩的宏观力学参数,从计算稳定性角度来讲,PB模型计算结果更具有确定性,但表征不出准确压拉比;从统计学分析结果以及破坏模式来看,利用PB模型研究均质性较强且抗拉强度较高的硬岩材料的力学行为时具有一定优势;而对于均质性较弱且压拉比较高的硬岩材料,FJ模型由于其破坏模式的不确定性更能表现出岩石材料的非均质性。结果说明,PB与FJ两种本构模型各有优劣,今后在进行花岗岩等硬性岩石数值试验时,可根据岩石特性以及研究内容,选择合适的本构模型。

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