Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc tính ứng suất, biến dạng và hành vi phá hoại của mẫu đá giống như đá được bu-lông trong điều kiện nén đơn trục thông qua mô phỏng dòng hạt
Tóm tắt
Hầu hết khối đá trong tự nhiên chứa một số lượng lớn các khớp, đứt gãy và các khuyết tật khác, điều này khiến khối đá có những đặc điểm của sự gián đoạn và tính không đồng nhất, dễ dẫn đến sự không ổn định và phá hủy trong các công trình địa kỹ thuật. Một lượng lớn các thực tiễn kỹ thuật cho thấy bu-lông có tác động hỗ trợ đáng kể đối với khối đá có khớp. Do đó, việc nghiên cứu các đặc tính biến dạng và phá hủy của khối đá có khớp và hiệu ứng ngăn chặn nứt của bu-lông là rất quan trọng cho sự an toàn và ổn định của công trình. Một mô hình số hợp lý của các mẫu đá được bu-lông với các khớp không liên tục được thiết lập bằng cách sử dụng mã dòng hạt ba chiều (PFC) dựa trên các mẫu đá trong phòng thí nghiệm, và thử nghiệm nén đơn trục được tiến hành. Các kết quả chỉ ra rằng (1) kết quả mô phỏng số phù hợp tốt với các kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, và xu hướng biến đổi của độ bền là khá nhất quán; (2) các góc khớp và góc neo khác nhau dẫn đến sự biến đổi trong các thuộc tính cơ học của các mẫu được bu-lông với các khớp không liên tục; (3) góc khớp có ảnh hưởng đáng kể đến chế độ phá hủy của mẫu; (4) sự tồn tại của các bu-lông có thể hiệu quả giới hạn quá trình khởi phát và lan truyền của các vi nứt, và cải thiện rất nhiều các thuộc tính cơ học của mẫu chứa các khớp không liên tục.
Từ khóa
#đá có khớp #bu-lông #mô phỏng dòng hạt #nén đơn trục #vi nứt #cơ học địa chấtTài liệu tham khảo
Bahaaddini, M., Sharrock, G., and Hebblewhite, B.K., 2013, Numerical investigation of the effect of joint geometrical parameters on the mechanical properties of a non-persistent jointed rock mass under uniaxial compression. Computers and Geotechnics, 49, 206–225.
Cao, R.H., Yao, R.B., Meng, J.J., Lin, Q.B., Lin, H., and Li, S., 2020, Failure mechanism of non-persistent jointed rock-like specimens under uniaxial loading: laboratory testing. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 132, 104341.
Chen, M., 2019, Study on the mechanical failure behavior and anchoring control effect of non-persistent jointed rock. Ph.D. Thesis, China University of Mining and Technology, Xuzhou, China, 145 p. https://doi.org/10.27623/dxnki.gzkyu.2019.000145
Chen, M., Yang, S.Q., Gamage, R.P., Yang, W.D., Yin, P.F., Zhang, Y.C., and Zhang, Q.Y., 2018, Fracture processes of rock-like specimens containing nonpersistent fissures under uniaxial compression. Energies, 12, 79.
Chen, S.H., Fu, C.H., and Shahrour, I., 2009, Finite element analysis of jointed rock masses reinforced by fully-grouted bolts and shotcrete lining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46, 19–30.
Chen, Y.F., Lin, H., Xie, S.J., Ding, X.R., He, D.L., Yong, W.X., and Gao, F., 2022, Effect of joint microcharacteristics on macroshear behavior of single-bolted rock joints by the numerical modelling with PFC. Environmental Earth, 81, 276.
Cundall, P.A. and Strack, O.D.L., 1979, A discrete numerical model for granular assemblies. Geotechnique, 29, 47–65.
Farahmand, K., Vazaios, I., Diederichs, M.S., and Vlachopoulos, N., 2018, Investigating the scale-dependency of the geometrical and mechanical properties of a moderately jointed rock using a synthetic rock mass (SRM) approach. Computers and Geotechnics, 95, 162–179.
Grasselli, G., 2005, 3D behaviour of bolted rock joints: experimental and numerical study. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42, 13–24.
Huang, C.C., Yang, W.D., Duan, K., Fang, L.D., Wang, L., and Bo, C.J., 2019, Mechanical behaviors of the brittle rock-like specimens with multi-non-persistent joints under uniaxial compression. Construction and Building Materials, 220, 426–443.
Huang, Y.H., Yang, S.Q., Chen, G.Q., and Meng, B., 2021, Fracture behavior of cylindrical sandstone specimens with two pre-existing flaws: experimental investigation and PFC3D simulation. Geosciences Journal, 26, 151–165.
Jing, H.W., Yang, S.Q., Zhang, M.L., Xu, G.A., and Chen, K.F., 2014, An experimental study on anchorage strength and deformation behavior of large-scale jointed rock mass. Tunnelling and Underground Space Technology, 43, 184–197.
Kang, H.P., Li, J.Z., Yang, J.H., and Gao, F.Q., 2016, Investigation on the influence of abutment pressure on the stability of rock bolt reinforced roof strata through physical and numerical modeling. Rock Mechanics and Rock Engineering, 50, 387–401. https://doi.org/10.1007/s00603-016-1114-x
Lin, Q.B., Cao, P., Liu, Y.Z., Cao, R.H., and Li, J.T., 2021, Mechanical behaviour of a jointed rock mass with a circular hole under compression-shear loading: experimental and numerical studies. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 114, 102998.
Meng, Q.S., Wu, K., Zhou, H.R., Qin, Q.L., and Wang, C., 2022, Mesoscopic damage evolution of coral reef limestone based on real-time CT scanning. Engineering Geology, 307, 106781.
Mu, W.Q., Wang, D.Y., Li, L.C., Yang, T.H., Feng, Q.B., Wang, S.X., and Xiao, F.K., 2021, Cement flow in interaction rock fractures and its corresponding new construction process in slope engineering. Construction and Building Materials, 303, 124533.
Potyondy, D.A. and Cundall, P.A., 2004, A bonded-particle model for rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41, 1329–1364.
Prudencio, M. and Jan, M.V.S., 2007, Strength and failure modes of rock mass models with non-persistent joints. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 44, 890–902.
Sagong, M. and Bobet, A., 2002, Coalescence of multiple flaws in a rock-model material in uniaxial compression. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 39, 229–241.
Wang, H.T., Li, S.C., Wang, Q., Wang, D.C., Li, W.T., Liu, P., Li, X.J., and Chen, Y.J., 2019, Investigating the supporting effect of rock bolts in varying anchoring methods in a tunnel. Geomechanics and Engineering, 19, 485–498. https://doi.org/10.12989/gae.2019.19.6.485
Wang, S.Y., Sloan, S.W., Sheng, D.C., Yang, S.Q., and Tang, C.A., 2014, Numerical study of failure behaviour of pre-cracked rock specimens under conventional triaxial compression. International Journal of Solids and Structures, 51, 1132–1148.
Xia, L. and Zeng, Y.W., 2018, Parametric study of smooth joint parameters on the mechanical behavior of transversely isotropic rocks and research on calibration method. Computers and Geotechnics, 98, 1–7.
Yang, S.Q., Chen, M., Huang, Y.H., Jing, H.W., and Ranjith, P.G., 2020, An experimental study on fracture evolution mechanism of a nonpersistent jointed rock mass with various anchorage effects by DSCM, AE and X-ray CT observations. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 134, 104469.
Yang, W.D., Li, G.Z., Ranjith, P.G., and Fang, L.D., 2019, An experimental study of mechanical behavior of brittle rock-like specimens with multi-non-persistent joints under uniaxial compression and damage analysis. International Journal of Damage Mechanics, 28, 1490–1522.
Yang, X.X., Jing, H.W., Tang, C.A., and Yang, S.Q., 2017, Effect of parallel joint interaction on mechanical behavior of jointed rock mass models. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 92, 40–53.
Yao, W.L., Wang, E.Z., Liu, X.L., and Zhou, R., 2022, Fracture distribution in overburden strata induced by underground mining. Deep Underground Science and Engineering, 1, 58–64.
Yin, Q., Jing, H.W., and Su, H.J., 2018, Investigation on mechanical behavior and crack coalescence of sandstone specimens containing fissure-hole combined flaws under uniaxial compression. Geosciences Journal, 22, 825–842.
Yue, Z.F., Meng, F.Z., Zhou, X., Wang, X.S., Zhang, L.M., and Wang, Z.Q., 2022, Influence of non-persistent joint aperture and inclination angle on the shear behavior and fracture mode of solid rock and concrete material. Construction and Building Materials, 316, 125892.
Zare, S., Karimi, N.S., and Jalalifar, H., 2021, Analysis and determination of the behavioral mechanism of rock bridges using experimental and numerical modeling of non-persistent rock joints. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 141, 104714.
Zhang, B., Li, S.C., Xia, K.W., Yang, X.Y., Zhang, D.F., Wang, S.G., and Zhu, J.B., 2016, Reinforcement of rock mass with cross-flaws using rock bolt. Tunnelling and Underground Space Technology, 51, 346–353.
Zhang, T., Yu, L., Su, H., Zhang, Q., and Chai, S., 2022, Experimental and numerical investigations on the tensile mechanical behavior of marbles containing dynamic damage. International Journal of Mining Science and Technology, 32, 89–102.
Zhang, X.P., Jiang, Y.J., Wang, G., Liu, J.K., Wang, D., Wang, C.S., and Sugimoto, S., 2019, Mechanism of shear deformation, failure and energy dissipation of artificial rock joint in terms of physical and numerical consideration. Geosciences Journal, 23, 519–529.
Zhang, X.P. and Wong, L.N.Y., 2012, Cracking processes in rock-like material containing a single flaw under uniaxial compression: a numerical study based on parallel bonded-particle model approach. Rock Mechanics and Rock Engineering, 45, 711–737. https://doi.org/10.1007/s00603-011-0176-z