单轴压缩试验的端面摩擦效应对试样的变形破坏特征有较大影响。运用块体离散元软件UDEC,基于库仑滑移准则,开展了不同端面摩擦因数下的单轴压缩数值试验,研究了不同岩性和不同高宽比试样的损伤演化规律,从应力应变关系、裂缝扩展及应力分布等角度探究了端面摩擦效应的机理。结果表明:(1)端面摩擦效应会抑制微观裂缝的萌生与扩展,使脆性试样的破坏形式由劈裂向剪切或拉-剪共同破坏转变,使砂岩的强度明显增大,对煤和泥岩的强度影响较小;(2)端面摩擦对试样强度与破坏特征的影响存在阈值,50 mm×100 mm的标准煤、泥岩、砂岩试样的端面摩擦因数阈值分别为0.2,0.2,0.5;(3)端面摩擦引起的"裂缝三角形抑制区"与应力局部集中带是不同高度试样强度存在尺寸效应的主要原因。建议在进行室内单轴压缩试验时,采取减摩措施来规避端面摩擦效应。
1 单轴压缩数值模拟试验
1.1 模型建立
1.2 力学参数选取
2 结果分析
2.1 不同岩性试样的应力应变规律及变形破坏特征
2.2 不同岩性试样的裂缝扩展规律
2.3 不同高宽比试样的应力应变及应力分布规律
3 试验验证
4 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会