高弹模包体强度对试样破裂模式影响数值试验
刘庭金1,2，朱合华1，唐春安2
摘 要:应用东北大学岩石陂裂与失稳研究中心开发的RFPAPD系统，对含高弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验。结果表明：随着包体强度的增大，包体主声发射位移加载量呈上升趋势；试样最大承载力和：临界应力呈上升趋势，残余承载力呈下降趋势；当包体与母岩强度接近时，包体破裂程度低，主声发射频度低；当包体与母岩强度相差较大时，包体破裂程度高,主声发射频度高；当包体强度较小时，剪应力降由包体垂直轴线中央不断向其两端扩展，而当包体强度较大时，剪应力降由包体垂直轴线的两端向其中央扩展。
关键词:包体；破裂模式；数值模拟；承载力；声发射
中图分类号: TU458.3 文献标识码: A 文章编号: 0253-374X(2002)06-0667-06
Abstract: Fracture model of samples with inclusion of high elastic modulus and different strength are simulated by using Northeastern University Centre of Rock Induced Seismicity Research(CRISR) RFPAZD code. Theresults show that . with the increase of inclusion strength, its maximal bearing capacity and its main fracture displacement load have an increased trend, while its remnant bearing capacity has a declining trend; when inclusion strength is comparatively low , shear stress within inclusion vertical axes declines from center to its twosides, however , when inclusion strength is comparatively high, the result is the other way, though originalshear stress decline is always at its boundary.
Key words: inclusion; fracture model; numerical simulation; bearing capacity; acoustic emission
自从Brady[1]和Rice等[2]地震学者提出软包体和包体弱化孕震模式以来，国内外广大学者对包体孕震机制开展了大量的研究，对地震震源特征和震源机制有了一定的认识。然而由于地震一般具有发生规模较大的特点，要想直接通过地震发生前后所表现出来的一系列现象来研究地震机理，在目前现有条件下要进行大量的现场研究是不太可能的。为此，广大研究人员通过对包体孕震模型进行力学分析、室内岩石试验和计算机模拟仿真,对包体孕震过程有了进一步的理解和认识。宋治平[3]采用二维弹性介质圆形包体模型，运用连续介质力学理论，对包体应力集中问题进行了定量的力学分析研究，得到了几个有意义的结论。蒋海昆[4]采用以Pb为围岩介质的三轴实验装置，对不同围压条件下花岗岩变形破坏过程中的声发射序列特征进行了实验研究，郭自强等[5]利用高速数据采集系统及三分量声发射换能器，对多种岩石在单轴压缩及双剪破裂过程中的电磁辐射和声发射及其相互关系进行了实验研究。唐春安[6]通过对岩石破裂过程及其产生声发射事件的时空演变进行数值模拟，对地震孕育过程及其发生机制有了进一步的认识。文献[7]研究了低弹模不同强度包体试样的破裂机制。
对岩石受力变形至破坏过程中的内部徽破裂形成过程及其产生的声发射事件的时空演化特征进行模拟是研究深部岩石性质及其破坏特征的有效方法[4]。为了研究高弹模不同强度包体试样的破裂模式，以进一步认识包体孕震机理，本文运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPATM系统，对包体强度试样破裂特征、包体声发射规律、试样最大承载力、包体垂直轴线上剪应力降发展过程等方面的影响进行了研究。
