贵州大学矿业学院岩石力学实验.docx
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贵州大学矿业学院岩石力学实验
试验名称：
圆孔对岩石力学性质影响的数值
加载试验
专业：
采矿工程
年级：
2011级采矿11
学号：
电话：
1
学生姓名：
张
指导教师：
老师
完成时间:
2014年6月1日
1、试验目的
初步学会使用RFPA软件来做一些比较简单的岩石力学试验，通过实验了解圆孔对岩石的力学性质的影响，从而进一步更加深刻的对岩石的强度、破坏模式的理解和认识。
真正认识到RFPA软件在岩石力学试验的重要性和准确性。
2、试验要求
学会本软件的使用方法,并且通过它来建立二维真实破裂过程分析模型，用RFPA软件进行实验分析。
对实验结果进行分析，绘出应力—应变曲线，给出强度和破坏模式,最终得出我们想要的结果。
3、实验模型建立及参数选择
试样尺寸：
100mm×51mm
基元数：
100×51
应力分析模式：
平面应变
圆孔:
（置中央）半径10mm
均质度:
m=2
加载方式：
单轴压缩
加载条件：
竖向位移加载
加载步：
200
加载量：
每步0.002mm
试验内容：
1、应力-应变曲线
2、强度
3、破坏模式
备注：
采用两种不同围压岩石试样模型，一种为水平方向无围压的情况，另一种为加恒定围太1MPa。
表1试样基元力学性质参数表
力学参数
参数值
控制参数
参数值
控制参数
参数值
弹性模量均值E/MPa
60000
摩擦角
30º
最大拉应变系数
1.5
相变阀值均值
/MPa
150
压拉比λ
10
最大压应变系数
200
泊松比均值
0.2
残余阀值系数
0.1
相变准则
修正的Coulomb准则
4、试验步骤
1）水平无围压
1）建模步骤
1.按照实验要求，创建空洞材料。
2.根据试样的力学性质参数，建立试验模型。
3.施加载荷。
4.进行连续运作求解。
5.查看试验结果。
2）实验结果分析
1、载荷-位移全过程曲线每步增加0.002m
Y方向应力—加载步曲线
无圆孔有圆孔
X方向应力—加载步曲线
无圆孔有圆孔
真实条件的岩石力学实验
根据上图的分析可以知道，当材料开挖圆孔后试件的强度明显降低，不过也还可以分为三个阶段，第一阶段：
应力迅速上阶段，在这一阶段的图像基本上是一条直线，基本上属于线性变形，也就是压实和弹性阶段，此阶段大抵在前边五步完成；第二阶段为应力下降阶段，在此阶段的图像也基本上是一条直线，几乎是在第第六步但第十步之间完成的，此阶段也属于线性变形；然而，在第三个阶段中，试件的强度虽然显得有些弱，但还是保持了一定的强度，此阶段的应力变化基本成水平直线，但有点缓慢上升的趋势，但并非属于线性变形了，而是显示出很小的起伏波动。
不过从这个实验过程和结果来看的话，应该和在实验室真实环境下做的岩石力学试验相差不大因此我个人认为这个RFPA软件还是可以可来于分析一些实验的图像和数据的，这样可以让我们在寝室就可以完成很多相关的实验从而节约了不少的时间和精力。
个人觉得确实不枉费老师花了几万元才买的RFPA软件。
2、水平施加1MPa的围压
1）建模步骤
1.按照实验要求，创建空洞材料。
2.根据试样的力学性质参数，建立试验模型。
3.施加载荷。
4.进行连续运作求解。
5.查看试验结果。
2）实验结果分析
Y方向应力—加载步曲线
无圆孔有圆孔
X方向应力—加载步曲线
无圆孔有圆孔
根据以上图像分析出，有无圆孔的图像都很是相似，只是强度有所差别，有圆孔的强度要比无圆孔底一些，但并不是特别明显，加水平1MPa后的试件的强度明显比没有加水平围压要大，这也非常符合岩石力学的理论“岩石的三向压缩强度具有随着所施加的围压的增大，其极限最大主应力也将随之增大的特性”。
5、总结
通过老师上课详细的讲解和平时随堂帮助，我在课后积极地练习。
在认真的学习下，我对岩石破裂过程数值试验有了更深入的认识，可以通过RFPA软件分析基本的岩石力学变化的模拟过程。
岩石破裂过程数值试验依靠计算机的高速与精确的特点，给岩石力学试验以更加直观、快捷地展示了试验结果，可以直观地演示各种岩石变形、破坏的复杂现象，可以用于补充常规实验的各种缺陷，达到了辅助教学的目的。
现在我在计算机上操作本实验可以得心应手，通过计算机代替了常规的岩石力学实验，开辟了新的研究途径，给岩石力学更加广阔的空间，发展了更多的领域，具有光明的前景。
尤其是对我们学采矿专业的学生而言，不管是在现在的学习还是以后的工作中,都会有许许多多与岩石力学有关的实验和工作。
感激老师的指导，我学会了RFPA软件的使用方法，这些都给我以后的深入学习和工作带来更为方便和快捷的渠道，更重要的是激发了我对专业的兴趣和深层次的认识。
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