节理岩体强度的统计描述

岩体中存在大量节理、裂隙 ,其分布杂乱无章 ,节理分布的复杂特征可以借助分形方法来描述。本文基于岩体节理断裂扩展和剪切滑移两种失稳破坏机制 ,运用统计断裂力学方法建立了两种破坏方式下节理岩体强度的理论表达式。结果表明 ,岩体强度强相关于岩体中节理分布的分形维数 ,分维增大导致岩体强度非线性降低。本文研究表明 ,分形和统计断裂力学相结合 ,为建立节理岩体强度与其内部结构缺陷之间的联系提供了新途径     

单一节理岩体R—R破坏准则及参数确定

为评价岩体中节理对岩体强度特性的影响，分析了单一节理的分布性状，介绍了单一节理岩体破坏的Ｒａｏ－Ｒａｍａｍｕｒｔｈｙ准则及其参数试验确定方法，并应用于峨口铁矿采场边坡两种典型的单一节理岩体强度的研究。     

概率结构节理岩体各向异性弹塑性模型

本文在节理岩体概率结构模型和Ｈｉｌｌ的两相复合材料的弹性理论的基础上，根据包含多组贯通性节理的岩体组合破坏的模式和库仑强度理论，推导了随机分布的非贯通性节理岩体强度公式，给出了各向异性非线性有限元分析中的弹塑性矩阵，并分析了包含有两组随机分布节理的重力边坡的屈服区。     

含两组交叉节理砂岩强度及破坏特征离散元分析

为研究含两组交叉节理岩体强度及破坏特征,采用一组经室内试验标定的砂岩细观参数,建立含两组交叉节理岩体颗粒流模型,进行单轴压缩和三轴压缩模拟。基于模拟结果,分析了节理数量、节理倾角和围压对含两组交叉节理岩体强度及破坏特征的影响。结果表明：① 与完整岩石相比,节理岩体强度明显降低。峰值强度随着节理数量的增加近似线性减小,随着节理倾角的增大呈先减小后增大非线性变化趋势,而随着围压的增大而提高;② 节理岩体表现为张性破坏、沿节理滑移破坏、穿节理剪切破坏、张性滑移破坏及剪切滑移破坏等5种破裂模式;③ 节理数量增加会加剧试样破坏程度,但不改变其破裂模式。单轴压缩下,当节理倾角较小时主要发生张性破坏,随着倾角的增大,表现为张性剪切或沿节理面滑移破坏。在围压作用下,试样表现为剪切破坏或剪切滑移破坏。最后从细观层面探讨了节理岩体宏观裂纹的细观位移场分布特征。     

节理岩体爆破的块度计算模型

以分形理论和现场实测数据为基础，提出了节理间距的Ｃａｎｔｏｒ集分布和岩体天然块度的计算方法，用随机分形构造模型描述爆破岩块的形成过程，按照损伤力学的方法，研究节理岩体爆破机制，提出岩体破碎比比率这一新概念，由此建立了节理岩体爆破块度计算的损伤模型。     

岩石粗糙节理剪切强度的分形分析

以分形维数定量描述岩石节理面粗糙性，通过剪切实验分析研究节理剪切强度、法向应力和节理面分维的相互关系，建立了能够体现节理粗糙性和节理剪胀效应的节理剪切强度表达式，提出了适用于粗糙节理岩体的库仑强度的修正公式，为更深入、更准确地研究岩石节理剪切强度和岩体结构稳定性提供了新的方法。     

含贯通-非贯通交叉节理岩体等效弹性模型及强度特性

基于等效弹性模型的方法,构建综合考虑含贯通-非贯通交叉节理岩体宏细观缺陷的复合损伤模型。首先,将贯通节理部分看成一定厚度的独立材料,其主要产生闭合变形及沿节理面的剪切变形,其储存弹性应变能及剪切应变能;其次,基于断裂力学及应变能理论相结合,将交叉节理中的非贯通节理岩体部分看成岩体内部宏观损伤,对节理尖端的应力强度因子进行了计算,推导得出了储存在非贯通节理中的应变能计算公式,并将岩体内部的细观损伤按Weibull分布描述,建立综合考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型;再次,对交叉节理岩体的强度准则进行了讨论,构建考虑交叉节理不同强度准则的等效弹性模型;最后,将计算结果与试验结果进行了比较分析,模型计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的合理性,同时讨论了贯通节理倾角、非贯通节理倾角对岩体峰值强度及破坏准则的影响,以及非贯通节理贯通率对初始损伤变量影响规律。     

岩体损伤节理的计算机模拟及分形分析

利用计算机随机模拟方法模拟了岩体损伤节理的分布，从分形几何角度出发给予定量描述，由分形维数和节理方向定义损伤节理的损伤张量。和传统的计算机方法比较，本文扮形损伤张量计算方法具有明显的优越性。     

基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。     

节理岩体强度及其破坏机制研究

从岩石材料的细观尺度分析节理岩体的强度特性及其变形破坏机制,细观模拟了节理岩体岩桥断裂扩展机制,进一步研究了节理岩体强度及其破坏机制。分别对含单结构面、两组结构面和断续节理岩体破坏机制进行了研究,指出大量岩体工程的失稳破坏,通常是由于开挖面附近荷载的变化,岩体中断续节理的张开、闭合和扩展而产生新的贯通滑移面引起的,即岩桥的贯通。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用方法(一)

在边坡截切密集节理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则(而不是线性破坏准则)的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析提出实用方法和计算机程序。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用分析（一）

在边坡截切密集了理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则（而不是线性破坏准则）的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析实用方法和计算机程序。     

节理岩体爆破破坏模式的机理分析及数值模拟

节理的存在是岩体明显区别于岩石的一个重要特征,也是导致岩体具有非均质性及各向异性的一个重要因素。在对节理影响岩体爆破破坏模式的机理进行分析的基础上,利用能够很好模拟岩体内节理分布及裂纹产生与扩展的一种新的数值方法--数值流形方法,对3种不同节理岩体,即无节理岩体、均布水平节理岩体、均布垂直节理岩体等在均布于垂直于圆周方向上的爆炸荷载作用下的破坏过程进行了模拟。由模拟结果可以明显看出,节理的存在对岩体的破坏模式起到了关键性的控制作用,完整岩体的破坏形式呈现出了很好的对称性,而水平及垂直节理岩体的破坏模式在很大程度上是受到节理分布的控制。     

基于分形理论的岩石质量评价

为了揭示地质数据的内在关系,深层次地反映节理岩体的工程地质特点,分析讨论了岩体结构面的分形特征,提出了一种利用分形分布、节理密度、岩石质量指标RQD和结构面间距分布形式的联系来评价岩体质量的方法。研究表明,分维数D能够弥补方法CSIR在评价岩体质量中的某些不足,可以作为岩体质量评价的一个定量指标。     

岩体节理面的分形与分维研究

应用分形几何理论对岩体节理进行描述，求得了节理的分维数df，并建立了节理分维数df与其粗糙度JRC的关系。有了节理的分维数就可方便的进行节理的分类及强度计算，这比传统的用JRC描述节理更具有实际意义。     

渗压作用下非贯通节理岩体损伤变量计算方法

为了研究渗压环境下节理引起的岩体损伤变量,首先基于损伤力学损伤应变能释放率与断裂力学附加应变能增量相关联的原理,推导了渗压环境下节理岩体损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论推导了渗压作用下非贯通节理尖端Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子计算方法,进而建立了渗压作用下非贯通节理岩体损伤变量的计算方法。最后对该计算公式进行了验证分析,渗压环境下损伤变量随节理半长的增大逐渐增大;随渗透水压的增大,损伤变量逐渐增大;随节理内摩擦角及节理面软化系数的增大,损伤变量逐渐减小。     

节理间距和倾角对岩体单轴压缩破碎规律的影响

为研究节理间距和节理倾角对岩体破碎特征的影响,对单轴压缩实验后的岩体模拟试件进行了筛分实验。将破碎体按粒径分为粗粒、中粒、细粒和微粒4个粒级,统计和计算了各粒级的质量百分比和频数、比表面积和尺度-质量分布的分形维数。结果表明:1)在节理间距不变时,中粒、细粒和微粒的质量百分比、各粒径的频数、比表面积和分形维数随节理倾角的变化曲线都呈V型,在节理倾角为45°处有最小值,而粗粒质量百分比的变化规律则相反,呈反V型;2)在节理倾角不变时,随着节理间距的减小(节理化系数的增加),中粒、细粒和微粒的质量百分比、各粒径的频数、比表面积和分形维数都增大,而粗粒质量百分比则减小;3)在单轴压缩下,节理密度的增加使得岩体的破碎程度提高、能量耗散增多,这与节理间距和倾角组合变化下试件的劈裂、压碎和剪切滑移破坏模式密切相关。     

程潮铁矿矿岩节理面力学特性实验研究

以程潮铁矿为工程背景,为获得不同岩性矿岩的基本力学参数及分形维数,进行了直剪实验及粗糙度扫描实验。分析水和充填物对节理面剪切强度的影响,并综合考虑岩石节理面粗糙性对其力学性质的影响,建立了体现相同法向应力下峰值剪切强度与分形维数的关系公式,为更深入研究岩体稳定性及破坏机理提供了可靠的矿岩力学参数及依据。     

分形节理模拟原理

本文介绍了分形节理的模拟原理 ,建立了有限尺度分形节理模拟的数学模型 ,讨论了盒计维数的分形分析方法。证实 ,运用分形方法可以用计算机模拟粗糙节理和它们的空间分布 ,用缩格法模拟的分布节理接近于实际分布 ,并具有良好的分形性     

露井协采下边坡岩体损伤规律与强度特性

岩体的变形实质上由岩块的弹性变形、岩块的塑性变形和节理裂隙的延展三者产生的变形之和。节理岩体的强度特性与节理裂隙的发育与延展密切相关。根据损伤力学与断裂力学理论,通过模拟岩体节理裂隙在不同开挖条件下的延展而引起损伤张量的变化,探讨岩体强度与损伤张量之间的关系以表征其岩体强度的时空变化与各向异性。