Mô phỏng ứng xử cơ học của đá khi nén một trục bằng phương pháp phần tử rời rạc sử dụng mô hình gắn kết kép

Trong nghiên cứu này, phần mềm PFC2D được sử dụng để mô phỏng thí nghiệm nén 1 trục đối với mẫu đá. Trong mô hình, vật liệu đá được mô phỏng bằng tập hợp các phần tử hạt tròn không biến dạng, được liên kết với nhau bằng gắn kết kép (parallel bonds) giống như đặc điểm kiến trúc của đá.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng ứng xử cơ học của đá khi nén một trục bằng phương pháp phần tử rời rạc sử dụng mô hình gắn kết kép MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA ĐÁ KHI NÉN MỘT TRỤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ RỜI RẠC SỬ DỤNG MÔ HÌNH GẮN KẾT KÉP NGUYỄN QUANG TUẤN* Modelling the mechanical behaviour of rock under uniaxial compression test by discrete element method with particle bonded model Abstract: The paper presents the use of discrete element method (DEM) via PFC2D software to simulate the mechanical behavior of rock under uniaxial compression. The rock is modelled as a assembly of rigid circular particles that are bonded togheter. By using the numerical model, the author investigates some inluences of microparamters on the results of simulations. Using the laboratory test of rock specimen, the microparameters are calibrated to reproduce the results of the real test. The calibration is done based on the uniaxial compression test of granite specimen. The microparameters includes friction coefficient, bond stiffness, tensile strength and shear strength of bond. The results of simulations show the effects and the trend of influence of the microparameters to the behavior of rock in compression model test. The numerical model allows us to study the stress – strain relation, the crack formulation and development under loading, the pattern of fracture and also the post failure behavior. Keywords:Modelling, PFC, DEM, UCS, rock, granite 1. GIỚI THIỆU * qua các mô hình vật liệu (constitutive models). Trong những năm gần đây, cùng với sự phát Do đó, các phương pháp liên tục có những hạn triển của công nghệ máy tính, các phương pháp chế khi cần phải mô tả chi tiết các tính chất của mô phỏng số được phát triển mạnh mẽ và áp đá. Trong khi đó, phương pháp không liên tục dụng rất nhiều trong nghiên cứu các bài toán địa lại coi vật liệu đá là tập hợp của các phần tử kỹ thuật. Các phương pháp số sử dụng trong địa riêng rẽ có liên kết với nhau và sự phá vỡ các kỹ thuật có thể chia thành 2 nhóm cơ bản: nhóm gắn kết giữa các phần tử biểu diễn quá trình phá phương pháp liên tục và nhóm phương pháp hủy. Các tính chất cơ học của đá nứt nẻ hoặc đá không liên tục. Đối với lĩnh vực cơ học đá, mục có thành phần không đồng nhất có thể được đích của việc sử dụng phương pháp số để là mô nghiên cứu bằng việc xét chi tiết các thành phần phỏng các ứng xử cơ học phức tạp của đá và có trong mô hình. Phương pháp phần tử rời rạc có thể được tái hiện các ứng xử thực tế. Khi nghiên thể giải quyết được hạn chế này. Phương pháp cứu các ứng xử cơ học của đá bằng các phương phần tử rời rạc được Cundall giới thiệu để phân pháp liên tục, đá được coi là vật liệu liên tục, tích bài toán cơ học đá [1] và sau đó áp dụng các ứng xử của vật liệu được xét gián tiếp thông cho đất rời [2]. Phương pháp này đã và đang được phát triển mạnh mẽ và ứng dụng cho nhiều * Bộ môn Địa kỹ thuật, Trường Đại học Thủy lợi lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực 175 Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội Email: nqtuan@tlu.edu.vn địa cơ học [3, 4]. Lý thuyết của phương pháp 4 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 được trình bày, mô tả đầy đủ và chi tiết trong mềm PFC2D xét đá là tập hợp của các hạt có các tài liệu [5, 6]. Ngày càng nhiều các nhà khoa gắn kết tại các điểm tiếp xúc giữa các hạt. Ứng học sử dụng phương pháp này cho nghiên cứu. xử cơ học của đá được mô phỏng thông qua việc Bài báo này sẽ giới thiệu một ứng dụng của xét sự hình thành và phát triển của các vi khe phương pháp phần tử rời rạc trong việc mô nứt trong tập hợp các phần tử. Khác với mô phỏng vật liệu đá liên tục thông qua sử dụng hình liên tục, cần lưu ý rằng các thông số đầu phần mềm PFC (Particle Flow Code). vào mô hình PFC là các thông số chi tiết của các Để nghiên cứu khả năng mô phỏng của hạt và các mối liên kết (tiếp xúc hoặc gắn kết) phương pháp phần tử rời rạc sử dụng phần mềm tại các điểm tiếp xúc giữa các hạt. Các thông số PFC, thí nghiệm nén ...