文章标题:基于FDEM的预切缝辅助滚刀破岩研究
文章作者:李明勇, 张帅康, 徐贺明
关 键 字:预切缝; 滚刀破岩; 裂纹; 有限-离散元法
文章摘要:
为了探究预切缝对滚刀破岩及其裂纹发展的影响规律,基于有限-离散元法,建立了滚刀作用下含预切缝的岩石数值模型,研究了不同切缝深度与切宽对滚刀破岩效果的影响。分析模拟结果得出如下结论。1)预切缝为岩石的变形提供了补偿空间,岩石受到滚刀作用后,在其下方产生拉伸裂纹,在荷载作用下该裂纹贯通至预切缝底部,形成大块岩渣。2)含预切缝的岩石破碎特征呈现出明显的非对称性;随着切宽与切缝深度的增加,岩渣块度均随之增大;预切缝辅助滚刀破岩过程分为3个阶段,即:弹性阶段、裂纹萌生与快速发育阶段、裂纹缓慢扩展与侧向裂纹贯通阶段。3)预切缝深度为10 mm时,存在60 mm的临界切宽,此时比能最低为2.2 MJ·m-3;切宽为30 mm时,随着预切缝深度的增大,裂纹长度、裂纹数量、滚刀平均荷载、比能均随之降低。研究结果基于特定的数值模型与参数,与工程条件下滚刀真实运动状态有一定差异,因此该研究内容与结论具有一定局限性。