节理岩体的等效“层理”方法及其工程应用

现有等效方法难以考虑岩体力学参数的各向异性，基于统计优势结构面理论，提出研究岩体各向异性的等效“层理”方法。首先，在利用ShapeMetrix 3D测量系统进行现场结构面实测和室内常规试验基础上，采用真实破裂过程分析(RFPA)软件进行了岩体力学参数尺寸效应的研究，分析了表征单元体(Representative Elementary Volume, REV)力学特性的各向异性，确定了各向异性力学参数。然后，基于优势结构面理论，根据弹性主方向确定了等效“层理”方向。最后，采用横观各向同性弹性损伤理论和有限元方法，分析了不同等效层理下巷道围岩变形与破坏的特点。研究表明，节理角度不同，损伤分布区域存在明显差异，其分布情况基本上与岩体等效“层理”方向呈互相垂直的分布关系。等效“层理”方向同样会影响巷道顶板的最大主应力，因此，巷道支护设计考虑岩体的各向异性才能更好地保证矿山工程的安全性。