断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

发布时间：2017-09-10 15:46

  本文关键词：断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

  更多相关文章： 破坏模式 节理倾角 节理台阶角 层距 岩桥长度

【摘要】：基于细观统计损伤数值模型,通过改变包含单组节理岩体的节理倾角β、节理台阶角γ、层距d和岩桥长度lr,建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样,展开系列数值试验,模拟了节理岩体的破坏过程,探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模式以及岩体力学参数的影响规律。研究结果表明,断续节理岩体破坏模式共分为4种:沿节理面破坏、转动块体破坏、台阶状破坏和混合破坏。沿节理面破坏与台阶状破坏的岩体峰值强度高、破坏应变大,转动破坏的岩体峰值强度低、破坏应变小。随着节理倾角的增大,岩体力学行为表现出脆性破坏—渐进破坏—脆性破坏的循环过程。随着应力水平的增加,岩体破坏区域由中间向端部扩展,并且对于强度的提高有显著作用,但提高水平随围压增加而降低。节理台阶角γ对于β=90°时的破坏形式影响较大,由台阶状破坏转变为转动块体破坏,层距d对阶梯状破坏模式影响较小,对转动破坏模式影响较大,岩桥长度lr不影响破坏模式,但对面破坏与台阶状破坏模式的峰值强度、破坏应变影响较大。通过对比,模拟结果与物理试验规律一致,但数值模拟结果可以清晰获得节理岩体中应力场分布、裂纹起裂点与扩展方向、破坏图像等,有利于分析其内在破坏规律与机理。
【作者单位】： 大连理工大学土木工程学院;武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点试验室;
【关键词】： 破坏模式 节理倾角 节理台阶角 层距 岩桥长度
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CB047100,2011CB013500) 国家自然科学基金项目(51274053) 湖北省岩土与结构工程安全湖北省重点实验室开放基金项目
【分类号】：TU452
【正文快照】： Structural Engineering of Hubei Province,Wuhan University,Wuhan 430072,China)0引言在复杂的地质作用下,岩石受到各种各样的构造作用,导致在其内部产生了形态各异的各种尺度的节理。节理遍布于表层与深层岩体,根据其发育程度及───────对岩体强度的控制作用,可以划

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 汤明高;许强;黄润秋;严明;;小湾水电工程6#山梁节理岩体高边坡3DEC分析[J];水文地质工程地质;2006年03期

2 朱道建;杨林德;蔡永昌;;柱状节理岩体压缩破坏过程模拟及机制分析[J];岩石力学与工程学报;2009年04期

3 陈新;廖志红;李德建;;节理倾角及连通率对岩体强度、变形影响的单轴压缩试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年04期

4 李宁,Ｇ．Ｓｗｏｂｏｄａ;当前岩石力学数值方法的几点思考[J];岩石力学与工程学报;1997年05期

5 蒲成志;曹平;赵延林;张向阳;衣永亮;刘业科;;单轴压缩下多裂隙类岩石材料强度试验与数值分析[J];岩土力学;2010年11期

6 张志刚;乔春生;李晓;;单节理岩体强度试验研究[J];中国铁道科学;2007年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏立海;李婉;李宁;;反倾层状岩质边坡破坏机制研究——以锦屏一级水电站左岸边坡为例[J];四川建筑科学研究;2012年01期

2 许江,汤明德,陈萍;地下空间开挖与高层建筑基础相互影响分析[J];地下空间;2004年04期

3 高玮;汪磊;杨大勇;;基于能量原理的岩石损伤研究[J];地下空间与工程学报;2010年S2期

4 孙秀丽;;圆柱体花岗岩单轴压缩实验的数值模拟[J];辽宁科技学院学报;2009年01期

5 刘维国,单钰铭,傅荣华,周家纪,常嗣和,苏金明;岩石扩容现象与超声横波特征参数相互关系研究评述[J];成都理工大学学报(自然科学版);2003年01期

6 张宜虎;彭元诚;张波;周火明;邬爱清;;某特大桥西侧桥头边坡稳定性分析与评价[J];长江科学院院报;2008年05期

7 朱浮声,杜轩,万明富;非均质性对岩体应力场反分析结果的影响[J];东北大学学报;2005年10期

8 于庆磊;杨天鸿;刘洪磊;唐春安;;中低围压花岗岩细观破坏机制的数值模拟[J];东北大学学报(自然科学版);2009年07期

9 曹国金,姜弘道;岩土工程稳定性分析方法研究动态及展望[J];电力勘测;2002年02期

10 钟红;李晓燕;林皋;;基于破坏形态的重力坝地震易损性研究[J];大连理工大学学报;2012年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘宁;朱维申;张春生;;岩石劈裂破坏过程的计算模拟[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

2 李宁;马玉扩;徐彬;张鹏;;我国洞室新奥法设计数值仿真分析理论与实践[A];2002年水工专委会学术交流会议学术论文集[C];2002年

3 段东;唐春安;高坤;潘竞涛;;开采过程中煤岩体应力场变化的数值试验研究[A];煤矿重大灾害防治技术与实践——2008年全国煤矿安全学术年会论文集[C];2008年

4 王述红;;砌体开裂过程数值试验方法及其工程应用[A];砌体结构与墙体材料——基本理论和工程应用——2005年全国砌体结构基本理论与工程应用学术会议论文集[C];2005年

5 王可钧;李焯芬;;我国岩石力学现状与发展初探[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

6 平扬;郑少河;白世伟;;考虑渗透压力的裂隙岩体断裂损伤本构模型研究[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

7 任伟中;白世伟;丰定祥;陈锦清;贾中和;;直剪条件下共面闭合断续节理岩体的强度特性分析[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

8 李宁;徐彬;刘建明;;引水发电洞群抗裂措施数值仿真试验研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

9 李宁;张鹏;;岩质边坡稳定分析与设计中的几个基本问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

10 贾蓬;唐春安;;完整岩石卸荷力学特性的数值模拟研究[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年

2 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年

3 张旭东;深部岩溶隧道溃水成灾机理及其工程处治技术研究[D];重庆大学;2010年

4 张能虎;不规则边角煤块段机械化开采理论与实践研究[D];中国矿业大学;2011年

5 李根;基于模拟的水岩耦合变形破坏过程及机理研究[D];大连理工大学;2011年

6 王国艳;采动岩体裂隙演化规律及破坏机理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年

7 徐奴文;高陡岩质边坡微震监测与稳定性分析研究[D];大连理工大学;2011年

8 文志杰;无煤柱沿空留巷控制力学模型及关键技术研究[D];山东科技大学;2011年

9 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年

10 刘君;三维非连续变形分析与有限元耦合算法研究[D];大连理工大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年

2 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年

3 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年

4 朱传锐;基于扩展有限元和水平集理论的裂纹扩展问题研究[D];河南理工大学;2010年

5 汪磊;基于能量原理的岩石边坡稳定性研究[D];武汉工业学院;2010年

6 罗鹏辉;大红山435中段采场矿房矿柱尺寸优化的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年

7 李航;复杂地质条件下隧道破坏过程研究[D];沈阳建筑大学;2011年

8 赵菲;绿纱矿岩质高边坡稳定性分析与评价[D];石家庄经济学院;2010年

9 侯雪;开挖引起的煤岩变形损伤及界面破裂数值模拟[D];沈阳工业大学;2011年

10 张群;采动诱发断层活化的数值模拟及微震监测研究[D];河南理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黎立云,车法星,卢晋福,刘大安;单压下类岩材料有序多裂纹体的宏观力学性能[J];北京科技大学学报;2001年03期

2 徐卫亚,谢守益,徐瑞春,刘世君,朱珍德;水布垭水电站坝基岩体地质模型研究[J];工程地质学报;2002年03期

3 陈洪凯;唐红梅;;危岩主控结构面强度参数计算方法[J];工程地质学报;2008年01期

4 许兵;关于岩体结构力学基本观点探讨——试论孙广忠教授的岩体力学道路[J];工程地质学报;1997年04期

5 苏汝民;;一种确定岩体强度的方法[J];勘察科学技术;1986年06期

6 李宁，，段庆伟，杨志伟，吕军;乌江思林水电站地下厂房洞群的数值仿真分析[J];水力发电学报;1996年01期

7 朱维申,王平;动态规划原理在洞室群施工力学中的应用[J];岩石力学与工程学报;1992年04期

8 白世伟,任伟中,丰定祥,陈锦清,贾中和;平面应力条件下闭合断续节理岩体破坏机理及强度特性[J];岩石力学与工程学报;1999年06期

9 车法星,黎立云,刘大安;类岩材料多裂纹体断裂破坏试验及有限元分析[J];岩石力学与工程学报;2000年03期

10 张平;李宁;贺若兰;徐建光;;动载下两条断续预制裂隙贯通机制研究[J];岩石力学与工程学报;2006年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 汤明高;节理岩体高边坡稳定性研究及应用——以云南小湾水电工程6#山梁为例[D];成都理工大学;2004年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张志刚;乔春生;;改进的节理岩体变形模量经验确定方法及其工程应用[J];工程地质学报;2006年02期

2 孙统立;方孝伍;张庆贺;;多层结构模型在节理岩体力学分析中的应用[J];勘察科学技术;2006年02期

3 张志刚;乔春生;刘勇;;节理岩体强度特征研究综述[J];煤田地质与勘探;2006年05期

4 牛斌;杨海天;;基于均匀化方法的斜交节理岩体复合本构关系研究[J];岩土工程学报;2007年05期

5 彭成佳;陈胜宏;;节理岩体的三维阶谱复合单元法初步研究[J];岩土力学;2007年04期

6 刘成;王来贵;任昕;;节理岩体单孔抽注水渗流研究[J];地质灾害与环境保护;2007年02期

7 何则干;陈胜宏;;加锚节理岩体的复合单元法研究[J];岩土力学;2007年08期

8 金李;卢文波;周创兵;孙金山;;开挖动态卸荷对节理岩体渗透特性的影响研究[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期

9 陈新;杨强;;深部节理岩体塑性损伤耦合微面模型[J];力学学报;2008年05期

10 李丽娟;曹平;赵延林;;基于断裂理论的节理岩体等效弹模的研究[J];石家庄铁道学院学报(自然科学版);2008年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 沈文德;;节理岩体的有限元分析[A];岩石力学在工程中的应用——第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集[C];1989年

2 金华;王媛;;多组贯穿节理岩体的扩展遍布节理模型研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

3 支国华;孙钧;;地震波在节理岩体中传播的半解析频域解的理论模型[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年

4 李仲奎;;层状节理岩体应力分析中的边界元法[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

5 殷有泉;张彦山;;节理岩体稳定性分析的特征值方法[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

6 杨长义;黄灿辉;;规则节理岩体破坏强度之研究[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年

7 保长汉;;节理岩体的随机本构关系[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1996年

8 保长汉;;节理岩体的自适应不连续位移法[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第三卷）[C];1996年

9 周维垣;杨若琼;周力田;;坝基节理岩体稳定的三维弹塑性断裂有限元分析[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年

10 保长汉;陶振宇;;节理岩体的等效连续弹性模型[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年

2 刘远明;基于直剪试验的非贯通节理岩体扩展贯通研究[D];同济大学;2007年

3 张秀丽;断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

4 宋林;节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D];西安建筑科技大学;2012年

5 张茂林;断续节理岩体破裂演化特征与锚固控制机理研究[D];中国矿业大学;2013年

6 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年

7 张志刚;节理岩体强度确定方法及其各向异性特征研究[D];北京交通大学;2007年

8 李树忱;断续节理岩体的无风格流形方法和实验研究[D];上海大学;2004年

9 秦楠;喷锚支护节理岩体的复合单元法研究[D];武汉大学;2013年

10 杨为民;锚杆对断续节理岩体的加固作用机理及应用研究[D];山东大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭靓;节理岩体变形与强度特征的三维数值模拟[D];北京交通大学;2009年

2 秦娟;节理岩体的代表单元集合体的力学特性研究及其在工程中的应用[D];中国水利水电科学研究院;2000年

3 赵幸;基于能量原理的节理岩体裂纹扩展试验研究[D];成都理工大学;2013年

4 黄妤诗;含填充节理岩体的单轴压缩试验及本构模型研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

5 汤明高;节理岩体高边坡稳定性研究及应用——以云南小湾水电工程6#山梁为例[D];成都理工大学;2004年

6 邢闯锋;冻融节理岩体损伤断裂特性及有限元分析研究[D];中国地质大学（北京）;2014年

7 贺续文;基于离散单元法的节理岩体边坡稳定性分析[D];湘潭大学;2010年

8 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年

9 张凯;节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D];大连理工大学;2013年

10 肖宇;大孤山铁矿南帮节理岩体开采损伤特征研究[D];辽宁科技大学;2013年

本文编号：825167