A novel creep contact model for rock and its implement in discrete element simulation

蠕动 有限元法 材料科学 结构工程 过程(计算) 岩土工程 机械 计算机科学 工程类 复合材料 物理 操作系统
作者
Wengang Zhang,Shiyao Lin,Luqi Wang,Lin Wang,Xiang Jiang,Shuo Wang
出处
期刊:Computers and Geotechnics [Elsevier BV]
卷期号:167: 106054-106054 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.compgeo.2023.106054
摘要

The creep behavior of rocks significantly impacts projects' structural safety, including mining, tunneling, and hydraulic engineering. Numerous creep models used in numerical calculations incorporate basic elements, such as Burger's model. However, relying solely on series or parallel combinations of these basic components fails to account for the accelerated creep stage, prompting efforts toward developing enhanced creep models. Despite noted progress, a limited number of studies on the full-process simulation of graded creep loading and the consequent generation of cracks. To overcome this problem, an innovative creep model is proposed based on both the Parallel Bond and the Kelvin-Voigt contact models. This proposed creep model simulates the graded loading creep test of rocks under different load conditions and also conducts a parameter sensitivity analysis for the impact of the proportionate discrepancy between the two contact models. The results indicate that this new creep model could successfully simulate the comprehensive creep process, effectively capture crack progression, and represent ultimate failure modes during the creep process. Notably, to ensure the precision of simulations, it is recommended that the proportion of the Kelvin-Voigt contact model within the total contact is at most 25%.
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