预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法

将预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法与目前常用的其他一些细观力学方法进行比较研究,通过分析指出,有效场方法具有计算简便、规范和预测精度高的特点,将其引入到岩体力学领域中计算含多组非贯通节理裂隙的岩体的等效模量是可行的．     

非贯通节理岩体的有效场和损伤本构关系

用有效场方法 ,统计地考虑了非贯通节理裂隙之间的相互作用 ,导出了较适合于工程计算的非贯通节理岩体的损伤本构关系 .     

考虑非贯通节理损伤演化岩体复合本构模型

非贯通节理岩体的力学特征与完整岩石相比有较大差异.为推导非贯通节理岩体在单轴压缩下的复合损伤本构模型,采用修正自洽方法考虑不同损伤变量之间的复合.从附加应变能增量和损伤应变能释放量相关联的思路出发,采用等效直线裂纹作为节理裂隙损伤演化轨迹,分别计算细观损伤、初始节理和节理裂隙损伤演化引起的附加应变能;基于Betti能量互易定理,引入自洽方法考虑节理裂隙之间的相互作用,并采用逐条添加节理的方法对传统自洽方法进行修正,得出岩体不同受力阶段细观、初始节理和节理裂隙损伤演化的复合损伤本构模型;将本构模型的理论计算结果与现有文献的室内试验结果进行对比分析,结果显示:本构模型的理论计算结果与室内试验结果规律一致,随着节理个数增加,初始弹性模量和荷载峰值均呈下降趋势,下降幅度较为一致;节理裂隙的损伤演化对岩体的力学特性有重要影响,考虑节理裂隙损伤演化的理论应力应变曲线和荷载峰值与室内试验结果更为吻合,有效验证了复合损伤本构模型的正确性与合理性.     

非贯通节理岩体的有效场和损伤本构关系

用有效场方法,统计地考虑了非贯通节理裂隙之间的相互作用,导出了较适合于工程计算的非线通节理岩体的损伤本构关系。     

有限元法预测贯通节理岩体三维等效弹性参数

采用节理有限元法对贯通节理岩体的变形特性以及等效本构关系进行研究，分别对含有一组和三组节理的岩体等效弹性常数进行了预测。与解析方法相比，数值方法可以不必做太多的假设，能对节理岩体的力学行为进行综合分析，从而可得到包含完整岩石与节理的统一的本构关系，并可研究节理面几何形态的影响。     

节理岩体损伤模型有限元分析

将岩体中固有的初始节理损伤考虑成宏观损伤场，通过引入损伤张量模拟岩体的多裂隙性。损伤张量由节理组的实测数据确定，并引入有效应力来计算节理岩体的力学效应。编制了损伤模型的平面非线性有限元程序，并采用损伤模型和常规有限元模型的有限元程序对某矿山边坡进行对比计算分析。结果表明，损伤模型有限元解析能反映节理岩体的各向异性。     

等效节理岩体表征单元体研究

岩体力学参数具有表征单元体(REV).以特大型露天矿内蒙古白云鄂博铁矿东矿为研究背景,根据现场节理测线法调查与室内岩石力学试验,将随机节理三维网络模拟技术与块体离散元分析方法相结合,构建了反映节理真实空间状态的多尺度等效节理岩体模型.通过数值试验得出了各尺度等效岩体单轴压缩应力-应变曲线,研究了岩体的单轴压缩力学性质及力学参数表征单元体.研究表明:随着等效岩体尺度增大,岩体峰值强度、变形模量和残余强度逐渐减小,当尺度增大到15~20m时趋于恒定,进而得到研究对象的岩体表征单元体为15m×15m×15m,该尺度岩体的单轴抗压峰值强度和变形模量分别为0.67 MPa,22.0GPa,为后续岩体工程稳定与安全评价提供了基础数据.     

基于均匀化方法的天然复合材料等效弹性性能分析

节理岩体是一种自然界广泛存在的天然复合材料,作者提出了含有节理岩体的复合材料的细观力学模型,利用均匀化方法计算了任意节理交角及相对节理宽度下岩体的等效弹性参数,得到了等效弹性参数随岩体节理倾角及相对节理宽度的变化曲线.     

预应力锚索在卸荷岩体中的作用机理

预应力锚索是岩土工程中常用的,也是效率比较高的一种支护形式。文中采用有限元分析方法和ADINA软件。岩体在加载和卸载条件下,其力学特性有本质的区别。文中重点分析了在卸荷条件下,预应力锚索同一数量不同倾角的变化对岩体变形参数如变形模量E和泊松比v的影响。不同倾角对岩体位移变形量的约束程度。文中提供了一种有效且比较符合工程实际的计算方法,等效变形参数法。这种方法可以算出含有节理的岩体的变形模量和泊松比,以及加有锚索后岩体的变形模量和泊松比。     

岩体材料宏观损伤性质的研究

本文将岩体的裂隙系统考虑成岩体的宏观损伤场，并将损伤力学和断裂力学有机地结合起来，建立了多裂隙岩体的等效连续损伤模型。同时，文章详细讨论了裂隙系统对岩体宏观损伤性质的影响。     

节理岩体各向异性弹性模型及应力比矩阵取值研究

本文对复合材料弹性理论作了简要介绍,认为由多组非贯通节理切割的节理岩体可视为各向异性的弹性介质。将复合材料弹性理论应用于具有概率结构模型的节理岩体中,从宏观上考察了节理引起的岩体各向异性,推导了节理岩体各向异性的弹性矩阵。提出了利用有限元法计算弹性矩阵中应力比矩阵的方法,并对应力比矩阵的元素取值作了初步研究。     

裂隙岩体中径向位移的双场耦合蠕变分析

在富含裂隙的岩体中,隧道开挖引起应力场和渗透场的变化而产生卸荷变形是非常复杂的力学过程。运用粘弹性断裂、蠕变理论,建立在裂隙岩体中隧道开挖的双场耦合蠕变模型,结合Laplace转换推导出围岩的径向位移函数表达式,说明应力卸荷、渗流力的作用以及节理裂隙分布对径向位移的影响。模型计算结果表明,径向最大位移变化量并不在主应力最大方向,也不在隧道顶端,而是受地应力分布、渗透水压和节理分布等综合作用有所偏移。     

冻融荷载下节理岩体的复合损伤模型

针对工程实际中的冻融受荷岩体,以岩石初始损伤状态为参考状态,将冻融与荷载作用引起的损伤视为细观损伤,节理引起的损伤视为宏观损伤,根据Lemaitre应变等效性假设,推导建立考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型.应用该模型分析贯通率和冻融次数分别对岩体力学性质劣化的影响,结果表明:在贯通率一定时,损伤演化曲线随冻融次数的增加而增加,试验与理论峰值强度(或弹性模量)曲线随冻融循环次数增加而降低;在冻融次数一定时,损伤演化曲线与贯通率呈正相关关系,试验与理论峰值强度(或弹性模量)与贯通率呈负相关关系.说明贯通率与冻融次数对岩体的劣化产生一定影响,且饱和试验组受冻融效应较天然试验组力学性能劣化严重.将所建模型计算结果与试验值进行比较,理论曲线与试验曲线吻合良好,验证了所建模型的合理性与有效性.     

含非贯通裂隙的三维岩体拓扑识别的切割算法

岩体中的裂隙是影响其物理力学性质的关键因素,对裂隙岩体进行拓扑识别,是各种不连续数值分析方法的基础.由于裂隙随机分布且数量巨大,使得裂隙岩体中的块体形状复杂、块体搜索难度很大.考虑裂隙分布的随机性及块体中的非贯通裂隙,提出了三维裂隙岩体拓扑识别的切割算法.首先,生成初始块体,并根据裂隙的统计数据随机生成其几何信息.然后,逐条加入裂隙面,通过其与已有块体的线段、多边形面的相对位置关系,进行拓扑计算,实现其对已有块体的切割,从而生成新的块体信息.最后,通过算例分析,对所提的切割算法的效率进行了验证.该方法能够快速、有效地实现三维裂隙岩体的拓扑识别,且能记录块体内部的非贯通裂隙,可以作为裂隙岩体非饱和渗流分析及裂隙扩展过程模拟分析的基础.     

柱状节理岩体宏观等效强度参数的柱体尺寸效应

为研究柱状节理岩体柱体尺寸对岩体等效强度参数的影响,以金沙江白鹤滩水电站工程为背景,结合相关岩石力学试验方法,建立柱状节理岩体三维离散元模型.提出随机柱体平均大对角线长尺寸控制方案,并对柱状节理岩体进行三轴压缩试验数值模拟研究.研究结果表明,采用的随机柱状节理岩体尺寸控制方案能够合理描述尺寸效应对等效强度参数的影响,柱体尺寸的变化对与柱体垂直加载方向的等效强度参数影响较大,这是主要影响因素;四棱柱形柱状节理岩体错距变化对与错距平行的岩体等效强度参数产生较大影响,对其他2个方向的等效强度参数影响较弱,这是次要影响因素.在此基础上推导出柱体尺寸与岩体等效强度参数的关系,研究结果为工程实践中等效力学参数的确定提供了相关参考.     

节理岩体三维复合等效模型

将含有多组节理的岩体复合等效为均质的各向异性体.推导出了受任意多组节理切割的岩体的三维等效本构关系,编写了计算程序,根椐完整岩体、节理的性质及产状参数.可以很方便地预报节理岩体的三维复合等效刚度矩阵及弹性常数。     

含一组贯通节理岩体强度的各向异性分析

节理岩体是一种连续和非连续介质共存的地质体,其强度具有显著的各向异性,为了研究岩体强度的各向异性特征,基于能统一处理连续和非连续问题的数值流形方法(NMM),编制弹塑性NMM计算程序,并对不同应力状态下,节理倾角和节理间距不同的岩体压缩试验进行数值模拟.计算结果表明:当节理倾角较小岩体不沿节理滑移破坏时,岩体强度仍会受到节理的削弱而降低;岩体强度-节理倾角曲线呈现出非对称的"勺形";岩体强度随节理间距变化曲线符合负指数函数变化规律;节理间距对岩体强度的影响具有各向异性;岩体强度的各向异性随着围压增大而减弱.通过对数值计算结果进行回归分析,基于新的节理分布参数,提出适用于含一组贯通节理岩体的强度预测模型.该模型综合考虑了节理倾角、节理间距和围压对岩体强度的影响,可更好地为地下工程提供技术支持.     

岩体内共线张开型节理受压剪荷载的弹塑性分析

将岩体内共线多节理受压剪荷地匠问题简化为有限宽岩体摧的单节理受压剪荷载的问题,运用弹塑性断裂力学的线场分析方法将描述岩体材料破坏性性的摩尔－库仑准则列入求解岩体内节理断裂问题的基本方程中对节理裂隙在压剪荷载下进行求解。     

考虑剪胀效应的节理岩体三维等效模型

研究建立了贯穿节理岩体的三维等效弹性模型,考虑了岩体中节理的剪胀效应,分析了剪胀系数和节理面倾角对各向异性岩体等效弹性模量的影响,编写了节理岩体等效弹性常数实用计算软件,可以方便、快捷地对节理岩体的等效性能进行估算。     

考虑剪胀效应的节理岩体三维等效模型

研究建立了贯穿节理岩体的三维等效弹性模型,考虑了岩体中节理的剪胀效应,分析了剪胀系数和节理面倾角对各向异性岩体等效弹性模量的影响,编写了节理岩体等效弹性常数实用计算软件,可以方便、快捷地对节理岩体的等效性能进行估算。