连续屈服节理模型(continuously yielding joint model)

1 引言

冲击地压的研究一方面需要考虑动载荷, 另一方面需要考虑复杂地质条件下节理岩体的渐进损伤, 因此我们计划的模型是DFN+Dynamic+C-Y, 其中C-Y表示连续屈服节理模型(continuously yielding joint model). 这个笔记简要回顾了连续屈服节理模型的背景.

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2 C-Y模型的功能

冲击地压会使节理岩体通过相当复杂的载荷路径。为拟合实验室试验而开发的经验模型仅对适用于简单的加载条件。更普遍的情况需要在曲线或其他任意假设之间进行插值。Cundall 和 Hart (1984) 提出的连续屈服节理模型(C-Y)旨在以简单的方式模拟剪切状态下节理渐进损伤的内部机理。C-Y模型使用了类似于Dafalias and Herrmann (1982) 提出的土的"边界表面"概念，为动态模拟提供连续的滞后阻尼。我们在机器地基(土动力学)的模拟中曾经使用过这个概念. Cundall和Lemos(1990年)通过研究地震事件引起的岩层不稳定性, 显示了C-Y模型的应用. 

C-Y模型比标准的Mohr-Coulomb 节理模型更逼真，因为C-Y模型试图考虑物理测试中观察到的一些非线性行为，如节理剪切损伤、法向刚度依赖于法向应力以及随着塑性剪切位移的增加膨胀角逐渐降低。C-Y模型能够自动显示通常观察到的岩石节理的峰值/残余行为, 计算产生峰值和残余节理行为累积的损伤. C-Y模型还可以具有非线性刚度, 屈服极限基于岩石的弹性刚度，摩擦角，粘结力, 抗拉强度以及膨胀特性。该模型模拟了在剪切或拉伸破坏开始时失去粘结力和抗拉强度导致节理的位移-弱化。

应该意识到, C-Y模型模型也是一种经验表达，因而需要详细的节理属性。而这些属性值必须通过实验室试验获得。当建模时, 应首先使用库伦滑动模型为基础进行初步研究，然后再进行C-Y模拟.

3 C-Y模型输入参数

首先使用block contact jmodel assign cyjm命令设立模型, 然后根据需要输入下面所示的参数. 使用block  contact prop命令设置这些参数. 

4 参考文献

[1] Cundall, P. A., and R. D. Hart. “Analysis of Block Test No. 1 Inelastic Rock Mass Behavior: Phase 2 – A Characterization of Joint Behavior (Final Report).” Itasca Consulting Group Report, Rockwell Hanford Operations, Subcontract SA-957 (1984).

[2] Cundall, P. A., and J. V. Lemos. “Numerical Simulation of Fault Instabilities with a Continuously Yielding Joint Model,” in Rockbursts and Seismicity in Mines, pp. 147-152. C. Fairhurst, ed. Rotterdam: A. A. Balkema (1990).

[3] Dafalias, Y. F., and L. R. Herrmann. “Bounding Surface Formulation of Soil Plasticity,” in Soil Mechanics – Transient and Cyclic Loads, Vol. 10, pp. 253-282. Chichester: John Wiley & Sons (1982).

[4] Eberhardt, E. (1998). Brittle rock fracture and progressive damage in uniaxial compression. Ph.D thesis: University of Saskatchewan Saskatoon.

[5] Farahmand, K., and Diederichs M.S. (2014). Modeling of Stress-Induced Permeability Change with Progressive Damage in Intact Rock Using a Micro-Mechanical Approach. In Proceedings of the 48th US Rock Mechanics Symposium, Minneapolis, USA. 8 pages.