非貫通裂隙巖體破壞細觀特征及其宏觀力學參數(shù)確定方法.pdf

1、針對巖體工程中最常見、最重要的非貫通裂隙巖體,以典型物理模型試驗為基礎(chǔ),通過建立能反映不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、非彈性等裂隙巖體基本特性的細觀數(shù)值分析模型,開展了系統(tǒng)的非貫通裂隙巖樣破壞模態(tài)與細觀破壞機理數(shù)值試驗研究；根據(jù)經(jīng)物理模型試驗標定的細觀數(shù)值試驗分析成果,總結(jié)了裂隙幾何分布特征、裂隙面摩擦性以及應(yīng)力條件對非貫通裂隙巖體破壞模式與強度的影響規(guī)律,建立了能反映裂隙幾何分布特征、裂隙力學性質(zhì)、巖塊力學性質(zhì)以及側(cè)壓等因素的非貫通裂隙

2、巖體宏觀變形參數(shù)、強度參數(shù)計算分析模型,并對所建立的宏觀力學參數(shù)計算分析模型進行了討論與驗證。主要創(chuàng)新點如下：(1)為反映裂隙巖體的不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、非彈性,建立了非均勻損傷破壞模型；通過典型的室內(nèi)物理模型試驗,驗證了該非均勻損傷破壞模型的合理性與正確性；利用分析系統(tǒng)中特有的解析剛體模型改進了裂隙巖體細觀破壞數(shù)值試驗邊界條件與加載板的模擬方法。(2)利用所建的非均勻損傷破壞數(shù)值模型,對含一條、兩條、多條(9條)裂隙的非貫通裂

3、隙巖樣,分別進行了系統(tǒng)的破壞模式與細觀機理數(shù)值試驗,著重分析了試樣的第一主應(yīng)力場、剪應(yīng)力場、次生裂紋起裂與發(fā)展路徑以及峰值強度等,總結(jié)了裂隙幾何分布特征、裂隙面摩擦性質(zhì)以及側(cè)壓對試樣應(yīng)力場、次生裂紋起裂與發(fā)展路徑以及試樣峰值強度的影響規(guī)律,提煉了非貫通裂隙巖體典型的破壞模式——單平面模式和臺階模式。(3)基于變形等效原理和裂隙巖體細觀變形特征,推導了含單組非貫通裂隙巖體變形參數(shù)(變形模量、泊松比、剪切模量)計算分析模型,研究了巖體變形模

4、量、泊松比、剪切模量等變形參數(shù)隨巖體裂隙連通率、裂隙傾角、裂隙厚度率的變化規(guī)律；進一步推導了含多組非貫通裂隙巖體變形模量、泊松比計算分析模型,研究了含多組裂隙巖體的變形模量、泊松比隨裂隙幾何分布特性、裂隙變形參數(shù)、巖塊變形參數(shù)的變化規(guī)律；并利用物理模型試驗結(jié)果對計算分析模型進行了驗證。(4)基于單平面破壞和臺階破壞兩種模式假定,分別推導了發(fā)生單平面破壞、臺階破壞條件下非貫通裂隙巖體宏觀剪切強度參數(shù)(粘聚力、內(nèi)摩擦角)、抗壓強度計算公式,