PFC5.02D脆性岩石蠕变模拟

   目前，5.0版本软件中，针对岩石的蠕变程序相对较少，本程序基于PFC3.1版本中的程序，从细观角度探究脆性岩石的蠕变失稳效应以及失稳机理，考虑岩石的时效变形损伤过程，引入岩石细观单元时效损伤的应力腐蚀模型，建立了基于离散单元法的岩石时效变形损伤破裂模型。

   通过本程序的运行，可以实现岩石的蠕变过程，也就是岩石在低于其瞬时抗压强度的外定载荷作用下，变形不断增加导致岩石发生失稳破坏的现象。岩石的蠕变性质是岩石的重要力学特性之一，很多岩石工程，如地下核废料储存硐室，岩石边坡的长期稳定性都与岩石蠕变有着密切关系。

通过PFC5.0编程研究岩石的蠕变主要通过以下几个过程：

（1）  模型建模

（2）  进行岩石的单轴压缩实验或者是双轴压缩实验，确定岩石的峰值强度；

（3）  基于岩石的峰值强度进行岩石的蠕变实验。

1、PSC应力腐蚀模型简介

   岩石的恒定荷载作用下其力学参数随时间不断变化，犹如腐蚀液不断对岩体内部结构和力学性质进行腐蚀，因此成为应力腐蚀。Potyondy针对岩石蠕变过程中发生的应力腐蚀，提出了采用颗粒流离散单元法模拟岩石静态破坏过程的一种应力腐蚀模型（parallel-bonded stress corrosion model，PSC）。PSC模型是将岩石离散为球形颗粒，颗粒直径采用平行粘结链接。在PSC模型中，首先假设应力腐蚀只作用于颗粒之间的平行粘结接触，根据应力与裂纹扩展速度间的关系使颗粒间的胶结物逐渐收缩直至完全消失，从而模拟裂纹的扩展以及形成，在应力腐蚀模型中，裂纹的产生或者扩展的动力来源于两颗粒胶结处表面的局部应力，而且只有当颗粒间的接触力为受拉状态且拉应力超过起裂应力阈值时，应力腐蚀才开始发生。

2、模型选用的本构以及需要定义的参数

  根据PSC模型的介绍，模型需要采用平行粘结模型（平行粘结模型颗粒间存在胶结半径，模型过程中需要对模型的胶结半径进行缩减）。

模型除了需要定义尺寸参数以及本构模型参数外，根据PSC模型的介绍，还需要额外定义几个参数：

支持PSC模型的两个材料参数：

β1以及β2

应力阈值psc_sigA  超过应力阈值时才会有应力腐蚀发生。

模型收敛准则：定义最终模型停止标准（应变控制）。

程序一共包含3个部分：

（1）  建模程序

（2）  双轴压缩程序（用于确定峰值强度）

（3）  蠕变实验

数值模拟结果如下：

以上两幅图为模拟过程中的截图，曲线为应变

蠕变时间累计曲线

围压以及轴向压力曲线（围压为红色，轴向压力为蓝色）

试样最终破坏图以及应变累计