基于离散单元法的曲形裂隙-隧洞组合结构破裂规律研究OA

针对岩石中裂隙广泛存在且其几何特征会影响岩石力学特性的问题,有别于以往隧洞与裂隙相互作用研究多聚焦于直裂隙,本文探究曲形裂隙与隧洞的相互作用机制。运用离散单元法,采用PFC2D软件建立含曲形裂隙的隧洞模型,通过设置无曲形裂隙(方案A)及不同方位角曲形裂隙(方案B1~B5,β分别为0°、60°、90°、135°、180°)共6种计算方案,模拟加载过程,分析裂纹扩展、应力-应变曲线等。结果表明:曲形裂隙位置显著影响隧洞破坏模式、应力-应变曲线特征及峰值强度。无裂隙时破坏模式对称,有裂隙时随方位变化裂纹扩展复杂;无裂隙模型弹性刚度高、破坏突然,含裂隙模型弹性刚度低且塑性阶段曲线变化与裂隙方位相关;峰值强度无裂隙时最高,含裂隙方案中β=90°时相对较高、β=60°时最低。无裂隙时隧洞裂纹扩展受自身形状和荷载控制,呈对称渐进式;含裂隙时,不同方位角下裂纹扩展方向和形态各异,β=0°时仅在隧洞周围产生裂纹扩展,β=90°时曲形裂隙与隧洞产生搭接裂纹;应力-应变曲线各阶段特征因裂隙存在和方位不同而变化。该研究成果有助于深入理解隧洞-曲形裂隙相互作用,可为隧洞工程设计、施工及安全运行提供参考,也为后续研究奠定了基础。