非貫通裂隙巖體破壞細(xì)觀特征及其宏觀力學(xué)參數(shù)確定方法.pdf

1、針對(duì)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(yàn)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(xì)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(xì)觀破壞機(jī)理數(shù)值試驗(yàn)研究；根據(jù)經(jīng)物理模型試驗(yàn)標(biāo)定的細(xì)觀數(shù)值試驗(yàn)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(duì)非貫通裂隙巖體破壞模式與強(qiáng)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(xué)性質(zhì)、巖塊力學(xué)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(qiáng)度參數(shù)計(jì)算分析模型,并對(duì)所建立的宏觀力學(xué)參數(shù)計(jì)算分析模型進(jìn)行了討論與驗(yàn)證。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)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(yàn),驗(yàn)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(jìn)了裂隙巖體細(xì)觀破壞數(shù)值試驗(yàn)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(duì)含一條、兩條、多條(9條)裂隙的非貫通裂

3、隙巖樣,分別進(jìn)行了系統(tǒng)的破壞模式與細(xì)觀機(jī)理數(shù)值試驗(yàn),著重分析了試樣的第一主應(yīng)力場(chǎng)、剪應(yīng)力場(chǎng)、次生裂紋起裂與發(fā)展路徑以及峰值強(qiáng)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(duì)試樣應(yīng)力場(chǎng)、次生裂紋起裂與發(fā)展路徑以及試樣峰值強(qiáng)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(tái)階模式。(3)基于變形等效原理和裂隙巖體細(xì)觀變形特征,推導(dǎo)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(jì)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(jìn)一步推導(dǎo)了含多組非貫通裂隙巖體變形模量、泊松比計(jì)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(yàn)結(jié)果對(duì)計(jì)算分析模型進(jìn)行了驗(yàn)證。(4)基于單平面破壞和臺(tái)階破壞兩種模式假定,分別推導(dǎo)了發(fā)生單平面破壞、臺(tái)階破壞條件下非貫通裂隙巖體宏觀剪切強(qiáng)度參數(shù)(粘聚力、內(nèi)摩擦角)、抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式,