RFPA中单裂隙的扩展数值模拟.doc

砂岩在预制单裂隙情况下裂隙的扩展
一、研究的目的
本实验的目的是模拟砂岩试件在单轴压缩下不同角度（30°、45°、60°）的预制单裂隙的扩展情况以及计算砂岩试件破坏时的单轴抗压强度。经过对众多数值模拟软件的了解，最终确定采用大连理工大学唐春安教授团队开发的数值软件RFPA进行裂隙扩展的模拟。
二、研究的步骤
（1）画出CAD图
（A）几何模型图
（B）数值模型图

三、实验数据
整个模拟过程采用位移加载方式，根据实际情况，定义模型为平面应变状态，共加载80~150步，每步增量Δs=0.001mm，初始位移为0.001mm。共加载100步，加载速率为0.001mm/步。预置单裂纹倾角拟为以下：0°、30°、45°、60°和90°，裂纹长度拟为10mm。加载过程中假定岩石与裂纹的力学性质(单元的弹性及强度性质)均服从韦布尔分布φc（m，μ）其中参数为形状参数，反映岩石材料力学性质的均匀程度，m越大，表明岩石性质越均匀；μ是反映岩石材料平均性质的参数。破坏准则采用摩尔-库伦准则。
表1 岩石试样力学参数表
弹模均值
E0/MPa
粘聚力
σ/MPa
泊松比
均值
拉压比

内摩擦角
/ °
最大拉应变系数
最大压应变系数
36000
6
0.2
10
55
1.5
200

表2 裂隙材料力学参数表
弹模均值E0/MPa
强度均值σ/MPa
均质度系数m
1200
4
100
岩石试样的力学性质与裂隙材料属性在弹性均值有所不同，试件的粘聚力为6MPa，裂隙的强度均值为4 MPa，假设其他条件相同，进行计算。