基于变形元件的节理岩体压缩损伤本构模型

发布时间：2018-05-10 06:49

  本文选题：节理岩体 + 岩体结构　； 参考：《中南大学学报(自然科学版)》2014年06期

【摘要】：为研究节理岩体在压缩荷载作用下的力学响应,基于岩体结构力学观点,把节理岩体在压缩荷载作用下的变形视为岩块变形与节理面变形的叠加,分别采用基于统计损伤模型的弹性损伤变形元件和考虑节理面闭合及滑动的变形元件计算岩块和节理面在压缩荷载作用下的变形,进而建立相应的节理岩体压缩损伤本构模型。并利用该模型讨论节理面弹性模量、最大闭合应变及剪切刚度等对计算结果的影响规律。最后利用该模型对含单条贯通节理的岩体在压缩荷载作用下的应力-应变曲线进行分析计算。研究结果表明:对于可能沿节理面发生剪切滑移的岩体而言,节理面剪切刚度对计算结果的影响最为显著。对本算例而言节理岩体的峰值强度仅为完整岩体的51.5%,反映节理对岩体强度的弱化效应。同时利用该模型得出岩体强度随节理倾角呈现出抛物线变化规律,即当节理倾角在50°~60°之间时,岩体强度最低,该结论与目前的理论及试验研究结果相吻合,从而说明该模型的合理性。
[Abstract]:In order to study the mechanical response of jointed rock mass under compression load, the deformation of jointed rock mass under compression load is regarded as the superposition of rock mass deformation and joint plane deformation based on the viewpoint of rock mass structural mechanics. The elastic damage deformation element based on statistical damage model and the deformation element considering joint closure and sliding are used to calculate the deformation of rock mass and joint plane under compression load respectively, and the corresponding constitutive model of compression damage of jointed rock mass is established. The influence of elastic modulus of joint surface, maximum closed strain and shear stiffness on the calculation results are discussed by using the model. Finally, the stress-strain curves of rock mass with single joint under compression load are analyzed and calculated by using the model. The results show that the shear stiffness of the joint plane has the most significant influence on the calculation results for the rock mass which may have shear slip along the joint plane. For this example, the peak strength of jointed rock mass is only 51.5 of that of intact rock mass, which reflects the weakening effect of joint on rock mass strength. At the same time, the model is used to obtain the parabola of rock mass strength with the joint inclination, that is, when the joint inclination angle is between 50 掳and 60 掳, the rock mass strength is the lowest. This conclusion is in agreement with the current theoretical and experimental results. Thus, the rationality of the model is demonstrated.
【作者单位】： 中国地质大学(北京)工程技术学院;西藏大学工学院;首都经济贸易大学安全与环境工程学院;长安大学地质工程与测绘学院;中国有色金属工业西安勘察设计研究院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41002113,41162009) 教育部科学技术研究重点项目(211175) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010ZY45) 2011年度北京市属高等学校人才强教深化计划人才创新团队项目(PHR201107143)
【分类号】：TU452

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本文编号：1868257