巖體結(jié)構(gòu)面形貌特征對剪切特性影響的數(shù)值研究.pdf

1、巖體由巖石和結(jié)構(gòu)面構(gòu)成，結(jié)構(gòu)面的存在通常決定了巖體的物理、力學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性，而結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度以及破壞類型與其形貌特征密切相關(guān)。由于技術(shù)條件的限制，現(xiàn)階段利用試驗(yàn)方法難以獲得不同形貌特征的結(jié)構(gòu)面在剪切過程中的細(xì)觀破壞特征?；诖?，本文通過對結(jié)構(gòu)面形貌特征的描述，對起伏度為平直狀的不規(guī)則結(jié)構(gòu)面以及規(guī)則鋸齒狀結(jié)構(gòu)面的形貌特征對剪切特性的影響進(jìn)行了FLAC3D數(shù)值模擬。
　　在不規(guī)則結(jié)構(gòu)面剪切特性的研究中，本文模擬了十條起伏度為平直狀的

2、形貌曲線，計(jì)算了各條曲線的粗糙度系數(shù)JRC和分形維數(shù)D，并建立了JRC與D之間的關(guān)系。利用模擬的形貌曲線建立了寬度方向一致的結(jié)構(gòu)面數(shù)值模型，并開展了結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)的數(shù)值模擬，得到了不同JRC的結(jié)構(gòu)面在不同法向應(yīng)力條件下剪切過程中的宏細(xì)觀力學(xué)特征。通過數(shù)值模擬剪切強(qiáng)度與JRC-JCS模型理論值的對比，證明了數(shù)值模擬的合理性，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出關(guān)于分形維數(shù)D的剪切強(qiáng)度公式。
　　對于規(guī)則鋸齒狀結(jié)構(gòu)面剪切特性的研究，本文結(jié)合聲發(fā)射模擬程序

3、，模擬了不同起伏角的規(guī)則鋸齒狀結(jié)構(gòu)面的直剪試驗(yàn)。通過剪切過程中聲發(fā)射特征，位移場演化過程以及損傷演化過程等方面分析了結(jié)構(gòu)面的三種破壞類型，即騎越型破壞，騎越-剪斷型破壞和貫通剪斷型破壞的力學(xué)特性和破壞特征。騎越型破壞和貫通剪斷型破壞的結(jié)構(gòu)面在剪切應(yīng)力達(dá)到峰值后均具有穩(wěn)定滑動的特征，而騎越-剪斷型破壞的結(jié)構(gòu)面具有明顯的黏滑特征。
　　根據(jù)不同起伏角規(guī)則鋸齒狀結(jié)構(gòu)面在不同法向應(yīng)力條件下的剪切應(yīng)力特征以及剪切強(qiáng)度特征，劃分了結(jié)構(gòu)面不同破