層狀裂隙巖體彈塑性損傷特性的分析與研究.pdf

1、在工程建設中，層狀巖體是由裂隙系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)面和巖石共同組成的復合地質(zhì)材料，其中常含有大量裂隙、節(jié)理、層理、斷層、軟弱夾層及孔隙等不同成因類型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出強烈的各向異性、非均勻性和非連續(xù)性等性質(zhì)。目前，工程巖體的彈塑性本構(gòu)模型已經(jīng)得到廣泛的認可，但其仍然無法定量地估算裂隙和節(jié)理等損傷對層狀巖體性質(zhì)的影響，實際應用往往受到很多限制，也與絕大多數(shù)真實工程巖體的力學行為不甚相符。因此，有必要研究層狀裂隙巖體的損傷特性和本構(gòu)模型，以期望對真實

2、巖體有更好的認識和描述。 本文在眾多國內(nèi)外學者研究的基礎上，探討研究了工程中常見的層狀裂隙巖體，將具有結(jié)構(gòu)面影響層的層狀巖體視為各層均為橫觀各向同性層狀材料，其中的數(shù)量巨多、中等規(guī)模的裂隙系統(tǒng)視為巖體材料中存在的一種初始“損傷”，利用損傷力學的原理和研究方法定量地分析層狀裂隙巖體的物理力學性質(zhì)。首先利用彈性力學的研究觀點和方法，根據(jù)力的平衡、變形協(xié)調(diào)、應變能相等的條件，用層狀巖體內(nèi)各層的厚度及其彈性常數(shù)來描述與之等效的均勻連續(xù)體

3、的彈性性質(zhì)；在層狀裂隙巖體中，考慮結(jié)構(gòu)面對其相鄰兩側(cè)巖體的影響范圍，并將結(jié)構(gòu)面與其相鄰兩側(cè)的一定厚度的巖體共同組合成一種三層的復合巖體(定義為結(jié)構(gòu)面影響復合層)，運用分層材料等效彈性性質(zhì)的原理，推導出結(jié)構(gòu)面影響復合層的等效彈性性質(zhì)表達式；再將結(jié)構(gòu)面及其影響范圍的復合層狀巖體(結(jié)構(gòu)面影響復合層)作為整個層狀裂隙巖體中的單獨一層與其他各巖層組合起來推導整個巖層的等效彈性性質(zhì)。運用損傷力學以及斷裂力學理論，通過對層狀裂隙巖體內(nèi)的應力、應變的體