一种新型粗糙节理面随机强度模型及其应用
本文选题:岩石节理 + 剪切强度 ; 参考:《岩土力学》2014年02期
【摘要】:天然岩体在长期地质作用下会生成各种节理裂隙等不连续面,而地下工程结构的稳定性一般取决于这些不连续面的强度。在众多因素中,表面形态对岩石节理面剪切强度具有决定性影响。为了系统研究岩石节理面剪切强度的确定方法,把岩石节理面概化为一系列高度不同的微长方体凸起组成的粗糙表面结构,且微长方体凸起有剪胀破坏和非剪胀破坏两种模式。综合微长方体凸起破坏规律,应用概率密度函数描述节理面表面起伏分布的影响,建立了粗糙节理面随机强度模型,推导了节理面剪切强度理论公式,提出了节理面强度的随机评价方法。基于随机强度模型和评价方法编制Matlab计算程序计算自然粗糙节理面的剪切强度,并将计算结果与试验结果进行比较分析。研究表明:粗糙节理面随机强度模型综合了粗糙节理面表面形态和法向应力对节理剪切强度的影响机制,理论计算值与试验数据吻合良好,可以较好的评价粗糙节理的峰值剪切强度和残余剪切强度。该随机模型可作为进一步深入研究的重要基础,分析结构面的连续剪切过程,建立更完善的节理面强度模型。
[Abstract]:Under the long-term geological action natural rock mass will produce discontinuous planes such as joints and fissures and the stability of underground structures generally depends on the strength of these discontinuities. Among many factors, the surface morphology has a decisive effect on the shear strength of rock joints. In order to systematically study the method of determining the shear strength of rock joints, the rock joint surface is generalized to a series of rough surface structures composed of a series of micro-cuboid protrusions of different heights, and there are two modes of shear expansion failure and non-shear dilatancy failure in the micro-cuboid protrusions. In this paper, the probability density function is used to describe the influence of the surface fluctuation distribution on the surface of the joint surface, and the random strength model of the rough joint surface is established, and the theoretical formula of shear strength of the joint surface is derived. A random evaluation method of joint surface strength is proposed. Based on the random strength model and evaluation method, a Matlab program is developed to calculate the shear strength of natural rough joints, and the calculated results are compared with the experimental results. The results show that the random strength model of rough joint surface synthesizes the influence mechanism of surface morphology and normal stress on shear strength of rough joint surface, and the theoretical calculation value is in good agreement with the experimental data. The peak shear strength and residual shear strength of rough joints can be well evaluated. The stochastic model can be used as an important basis for further research, to analyze the continuous shear process of the structural plane and to establish a more perfect joint strength model.
【作者单位】: 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室;长崎大学工学部;
【基金】:国家自然科学基金项目(No.51279097,No.51009086,No.51379117) 国家重点基础研究发展规划(973计划)(No.2012CB723104) 山东省教育厅高等学校科技计划项目(No.J11LE03,No.J10LE08)
【分类号】:TU45
【参考文献】
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,本文编号:1973080
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