Simulación numérica de modos de falla en masas rocosas columnares irregulares bajo carga dinámica
Autores: Xia, Yingjie; Liu, Bingchen; Li, Tianjiao; Zhao, Danchen; Liu, Ning; Tang, Chun"an; Chen, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación numérica de modos de falla en masas rocosas columnares irregulares bajo carga dinámica
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Propiedades mecánicas
Características de falla
Masa rocosa con juntas columnares
Método de elementos finitos
Cargas de ondas de estrés dinámico
Desarrollo de grietas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Las propiedades mecánicas y características de falla de la masa rocosa con juntas columnares (CJRM) están significativamente influenciadas por su estructura irregular. La investigación actual sobre CJRMs se realiza principalmente bajo cargas estáticas, lo cual no satisface las necesidades reales de la ingeniería. Este artículo adopta el método de elementos finitos (FEM) para llevar a cabo pruebas de simulación numérica en CJRMs irregulares con diferentes ángulos de inclinación bajo diferentes cargas de ondas de estrés dinámico. Se obtienen los modos de falla dinámica de los CJRMs irregulares y la ley de influencia de los parámetros relacionados con las ondas de estrés. Los resultados muestran que cuando el ángulo de inclinación de la columna es de 0 grados, ocurre la falla tensión-compresión-corte en los CJRMs; cuando es de 30 grados, los CJRMs experimentan falla por tensión y una pequeña cantidad de falla por corte compresivo, y aparece una clara área sin grietas en el centro de la masa rocosa; cuando es de 60 grados, la falla por tensión es dominante y la falla por corte compresivo es mínima y desaparece el área sin grietas; y cuando es de 90 grados, la masa rocosa experimenta una falla completa por tensión. Además, en cuanto a la ley de cambio de los parámetros de las ondas de estrés, el aumento en la amplitud pico aumentará el número de grietas, promoverá el desarrollo de grietas y aumentará la proporción de unidades de falla por compresión-corte para la masa rocosa de bajo ángulo. Los cambios en la carga y la tasa de disminución solo afectan el grado de desarrollo de grietas en los CJRMs, pero no aumentan el número de grietas. Mientras tanto, los resultados de la simulación muestran que la velocidad de expansión de grietas de los CJRMs aumenta con el aumento del ángulo de inclinación, y los CJRMs con un ángulo de inclinación = 60 grados son los más vulnerables a la falla. La influencia de la carga y la tasa de disminución en la falla de la masa rocosa es diferente con el cambio en el ángulo de inclinación. Los resultados del estudio proporcionan referencias para la ingeniería de rocas relacionada.
Descripción
Las propiedades mecánicas y características de falla de la masa rocosa con juntas columnares (CJRM) están significativamente influenciadas por su estructura irregular. La investigación actual sobre CJRMs se realiza principalmente bajo cargas estáticas, lo cual no satisface las necesidades reales de la ingeniería. Este artículo adopta el método de elementos finitos (FEM) para llevar a cabo pruebas de simulación numérica en CJRMs irregulares con diferentes ángulos de inclinación bajo diferentes cargas de ondas de estrés dinámico. Se obtienen los modos de falla dinámica de los CJRMs irregulares y la ley de influencia de los parámetros relacionados con las ondas de estrés. Los resultados muestran que cuando el ángulo de inclinación de la columna es de 0 grados, ocurre la falla tensión-compresión-corte en los CJRMs; cuando es de 30 grados, los CJRMs experimentan falla por tensión y una pequeña cantidad de falla por corte compresivo, y aparece una clara área sin grietas en el centro de la masa rocosa; cuando es de 60 grados, la falla por tensión es dominante y la falla por corte compresivo es mínima y desaparece el área sin grietas; y cuando es de 90 grados, la masa rocosa experimenta una falla completa por tensión. Además, en cuanto a la ley de cambio de los parámetros de las ondas de estrés, el aumento en la amplitud pico aumentará el número de grietas, promoverá el desarrollo de grietas y aumentará la proporción de unidades de falla por compresión-corte para la masa rocosa de bajo ángulo. Los cambios en la carga y la tasa de disminución solo afectan el grado de desarrollo de grietas en los CJRMs, pero no aumentan el número de grietas. Mientras tanto, los resultados de la simulación muestran que la velocidad de expansión de grietas de los CJRMs aumenta con el aumento del ángulo de inclinación, y los CJRMs con un ángulo de inclinación = 60 grados son los más vulnerables a la falla. La influencia de la carga y la tasa de disminución en la falla de la masa rocosa es diferente con el cambio en el ángulo de inclinación. Los resultados del estudio proporcionan referencias para la ingeniería de rocas relacionada.