Macro- and meso- failure mechanism analysis for shale-like brittle materials under uniaxial compression

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作者
Jichen Zhong,Jiao Wang,Xiangyu Li,Xihua Chu
出处
期刊:Engineering Analysis With Boundary Elements [Elsevier BV]
卷期号:141: 189-198 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.enganabound.2022.05.015
摘要

Understanding the failure mechanisms of the widespread shale-like brittle materials is of great significance to engineering safety. In this research, the discrete element model which can reflect the real rock mechanical properties and failure mode of shale specimens with different bedding angles has been reconstructed. First, microcrack has been introduced to characterize the meso-damage. The relationship between the microscopic crack numbers in the material and the macroscopic stress has been revealed. In addition, the relative movement between different deformed blocks has been analyzed by introducing the residual velocity field. The control factor of material failure varies with the bedding angle ( β ) in the macro scale. It manifests from the bedding plane and the matrix synergistically control the failure mode of rocks to mainly the bedding plane and then back to the bedding plane and the matrix synergistically control the rock failure mode. The competitiveness of the shear and tensile damages in the failure mechanism varies with the bedding angle in the meso scale. When 30°< β <75°, Shear damage dominates the failure mechanism. The established numerical model is capable of predicting the mechanical behavior of brittle rock, which may have guiding merits to the application of shale-like brittle materials.
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