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非贯通节理的岩桥弱化力学模型研究

岩石力学与工程学报 2010年第8期29卷 1538-1545页

作者：夏才初肖维民刘远明同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 贵州大学土木建筑工程学院贵州贵阳550003

通过非贯通人工节理的直剪试验,对剪切过程中非贯通节理岩桥力学性质弱化的力学机制进行阐述,即在剪切荷载作用下岩桥内部微元发生张拉破坏导致岩桥力学性质弱化,并分析岩桥力学性质弱化区域的发展规律。在此基础上,假定岩桥微元强度服... 详细信息

通过非贯通人工节理的直剪试验,对剪切过程中非贯通节理岩桥力学性质弱化的力学机制进行阐述,即在剪切荷载作用下岩桥内部微元发生张拉破坏导致岩桥力学性质弱化,并分析岩桥力学性质弱化区域的发展规律。在此基础上,假定岩桥微元强度服从Weibull分布,以岩桥微元的最小主应力作为岩桥微元强度随机分布变量,建立岩桥力学性质弱化模型,提出岩桥力学性质弱化度参数δ。再根据直剪试验结果,通过类比得到以剪切位移为变量的岩桥弱化力学模型,最后利用该力学模型分析非贯通节理岩桥的弱化度随参数m,u0的变化规律。分析结果表明,该模型能较好地反映剪切过程中岩桥的弱化破坏过程。

关键词：岩石力学非贯通节理直剪试验岩桥弱化弱化度

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非贯通节理岩体单轴压缩动态损伤本构模型

岩土工程学报 2016年第3期38卷 426-436页

作者：刘红岩王新生张力民张力国中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 西藏大学工学院西藏拉萨850000 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 河北钢铁集团矿业有限公司河北唐山063000

非贯通节理岩体是同时含有节理、裂隙等宏观缺陷及微裂隙、微孔洞等细观缺陷的复合损伤地质材料,基于此提出了在非贯通节理岩体动态损伤本构模型中应同时考虑宏、细观缺陷的观点。首先对基于细观动态断裂机理的经典动态损伤本构模型——... 详细信息

非贯通节理岩体是同时含有节理、裂隙等宏观缺陷及微裂隙、微孔洞等细观缺陷的复合损伤地质材料,基于此提出了在非贯通节理岩体动态损伤本构模型中应同时考虑宏、细观缺陷的观点。首先对基于细观动态断裂机理的经典动态损伤本构模型——TCK模型进行了阐述,其次针对目前节理岩体损伤变量定义中仅考虑节理几何参数而未考虑其强度参数的不足,基于能量原理和断裂力学理论推导得出了同时考虑节理几何及强度参数的宏观损伤变量(张量)的计算公式;第三,基于Lemaitre等效应变假设推导了综合考虑宏、细观缺陷的复合损伤变量(张量);第四,借鉴前人基于复合材料力学的观点,考虑了节理法向及切向刚度等变形参数对岩体动态力学特性的影响,进而建立了基于TCK模型的非贯通节理岩体单轴压缩动态损伤本构模型。并利用该模型讨论了载荷应变率、节理内摩擦角、节理厚度、节理法向及切向刚度和节理倾角等对岩体动态力学特性的影响规律。计算结果与目前的理论及试验研究结果比较吻合,从而说明了该模型的合理性。

关键词：岩体非贯通节理动态损伤本构模型宏、细观缺陷损伤耦合应力强度因子等效弹性模型

含非贯通节理花岗岩的力学特性与细观起裂机制研究

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岩石力学与工程学报 2023年第5期42卷 1070-1082页

作者：刘婷婷阳润超丁鹿阳李新平曾乐乐武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572024

非贯通节理复杂的起裂机制与破坏模式对岩体力学行为有着重要的影响。考虑节理倾角与贯通度的影响,基于花岗岩试样单轴压缩试验,分析非贯通节理对岩体力学特性及断裂特征的影响,结合三维离散元数值模型,从细观尺度研究裂纹起裂、贯通破... 详细信息

非贯通节理复杂的起裂机制与破坏模式对岩体力学行为有着重要的影响。考虑节理倾角与贯通度的影响,基于花岗岩试样单轴压缩试验,分析非贯通节理对岩体力学特性及断裂特征的影响,结合三维离散元数值模型,从细观尺度研究裂纹起裂、贯通破坏过程与岩体宏观破坏的相关性,并建立含非贯通节理的断裂力学理论模型,引入应力强度因子一般表达式,分析非贯通节理的断裂韧性,量化节理倾角与贯通度对岩体抗脆断能力的影响。结果表明:非贯通节理对岩体造成的劣化效应显著,随着倾角的增加,节理岩体强度增加。根据裂纹形态与形成机制,区分了6种裂纹,发现节理试样的起裂破坏模式对强度特征影响显著。15°~75°范围内,试样的断裂韧度随节理倾角的增大有不断增大的趋势,其中,15°节理试样抗脆断能力最弱;随节理贯通度的增大,节理岩体的断裂韧性近似双曲线趋势减小。

关键词：岩石力学节理岩体非贯通节理起裂机制断裂韧性

法向卸荷条件下非贯通节理岩体剪切力学特性试验研究

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岩土工程学报 2022年第9期44卷 1741-1750,F0003页

作者：杨超蒋淏南岳六一王乐华骆祚森王瑞红三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

实际中较多处于压剪应力状态的岩体在开挖后的受力路径为法向应力卸荷。鉴于此,通过相似材料制备不同粗糙度JRC的非贯通节理试样,开展了法向应力σ逐渐减小的卸荷直剪试验,并与常规直剪试验进行了对比。试验结果显示,两种应力路径下试... 详细信息

实际中较多处于压剪应力状态的岩体在开挖后的受力路径为法向应力卸荷。鉴于此,通过相似材料制备不同粗糙度JRC的非贯通节理试样,开展了法向应力σ逐渐减小的卸荷直剪试验,并与常规直剪试验进行了对比。试验结果显示,两种应力路径下试样在破坏和强度特征等方面的变化规律均有所不同:随着JRC的逐渐增加,法向卸荷下试样破坏表现出更强的张拉特性,常规直剪下试样则表现出更强的剪切破坏特性;无论是法向卸荷还是常规直剪,试样的强度均随JRC的增大而增大,但法向卸荷主要体现在φ值的增加上,而常规直剪则主要表现为c值的增加。其主要原因在于,法向卸荷下是σ逐渐减小,因此试样的爬坡效应更加明显。常规直剪则是剪应力τ逐渐增大,从而啃断效应更加明显。实际工程中应结合岩体受力路径获取强度参数,若按常规直剪试验强度参数推导法向卸荷下试样的强度,其值将远大于试样的实际强度,从而偏于不安全。最后基于Jennings强度准则提出了考虑岩桥弱化与JRC影响的修正模型,模型预测结果与试验值误差在10%以内,表明建立的模型可较好地用于法向卸荷下非贯通节理岩体强度的预测。

关键词：岩石力学非贯通节理法向卸荷粗糙度强度准则

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非贯通节理对隧道稳定性影响的数值计算

矿业研究与开发 2018年第7期38卷 20-27页

作者：张慧刘红岩黄淮学院建筑工程学院河南驻马店市463000 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

如何更好地模拟非贯通节理对岩体力学特性的影响一直是岩体力学与工程研究的热点内容之一。在对目前非贯通节理岩体力学的研究现状及存在问题进行分析的基础上,采用Phase26.0软件对非贯通节理岩体中隧道开挖引起的围岩变形与破坏进行模... 详细信息

如何更好地模拟非贯通节理对岩体力学特性的影响一直是岩体力学与工程研究的热点内容之一。在对目前非贯通节理岩体力学的研究现状及存在问题进行分析的基础上,采用Phase26.0软件对非贯通节理岩体中隧道开挖引起的围岩变形与破坏进行模拟研究。重点模拟了节理几何特征(如节理长度、倾角、间排距)及力学参数(节理壁面抗压强度、粗糙度系数、残余内摩擦角及节理法向及切向刚度)对隧道围岩变形及破坏的影响。结果表明,与完整岩体相比,节理岩体中的隧道开挖将引起围岩变形大大增加,节理几何特征及力学参数对围岩变形及破坏均有较大影响,且当节理与隧道边界相交叉时,节理对隧道围岩变形及破坏的影响尤其强烈。

关键词：非贯通节理隧道节理本构模型围岩变形数值计算

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非贯通节理岩体抗剪强度影响因素分析

华侨大学学报（自然科学版） 2018年第4期39卷 551-555页

作者：刘超刘远明贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

基于修正的Lajtai岩桥破坏理论,研究连通率、形貌节理起伏角、法向压力等因素对非贯通节理岩体抗剪强度的影响,利用人工混凝土模拟类岩石材料,并进行直剪实验论证.结果表明:非贯通节理岩体抗剪强度与起伏角大小成正相关关系,与连通率成... 详细信息

基于修正的Lajtai岩桥破坏理论,研究连通率、形貌节理起伏角、法向压力等因素对非贯通节理岩体抗剪强度的影响,利用人工混凝土模拟类岩石材料,并进行直剪实验论证.结果表明:非贯通节理岩体抗剪强度与起伏角大小成正相关关系,与连通率成负相关关系;其他影响因素相同时,法向压力越大,非贯通节理岩体抗剪强度越大.

关键词：岩体非贯通节理直剪试验抗剪强度

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非贯通节理介质波传播特性和损伤特性研究

非贯通节理介质波传播特性和损伤特性研究

作者：马立新西安理工大学

学位级别：硕士

在岩土工程中遇到了许许多多的岩土工程动力学问题,其中有很大一部分要涉及到岩体中的波传播问题。而其中最复杂、最突出的问题就是波在裂隙处的传播问题。本文研究的重要意义在于首次对加载过程中非贯通裂隙介质的波传播问题做出了有... 详细信息

在岩土工程中遇到了许许多多的岩土工程动力学问题,其中有很大一部分要涉及到岩体中的波传播问题。而其中最复杂、最突出的问题就是波在裂隙处的传播问题。本文研究的重要意义在于首次对加载过程中非贯通裂隙介质的波传播问题做出了有益的探索和试验研究工作。本文以静载下裂隙对波传播的影响为主要研究目标。首先,依据摩尔库伦摩擦定律描述岩石界面强度,研究了应力波与用节理刚度系数描述的线性滑移岩石界面间的相互作用,给出了其透、反射波幅的一般表达式。然后采用石膏和水泥沙浆类岩石材料模型试件模拟节理裂隙介质,对不同裂隙倾角下的非贯通裂隙试件的声波特性进行了超声波试验研究;测试和分析了在应力控制和应变控制两种加载控制条件下纵波在裂隙介质中传播的声速、首波波幅、最大波幅在不同应力水平下的衰减规律和裂隙倾角与试样强度的关系。最后得到在应力控制和应变控制条件下(可以得到全应力-应变关系曲线)超声波波速对应力水平不敏感,首波波幅与最大波幅与应力水平具有良好的相关性,并能反映加载过程中,试样的损伤过程;以及声波波幅与声波传播方向上的有效面积成正比;最后得到试样连通率对试样的强度存在很大影响。结合以上的成果提出了裂隙介质的损伤模型,推导了裂隙介质的损伤张量,并通过单轴静载试验验证了此模型。

关键词：非贯通节理波传播模型试验损伤变量

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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节理起伏角对非贯通节理岩体力学特性的影响

地下空间与工程学报 2020年第2期16卷 351-358,365页

作者：陈庆芝张玉石刘远明王唯曹凯贵州大学土木工程学院贵阳550025

对非贯通节理岩体进行直剪试验,在相同法向应力作用下研究具有不同节理起伏角的非贯通节理岩体的强度特性、变形特征。并采用颗粒流数值模拟软件(PFC 2D)进一步研究非贯通节理岩体的细观扩展机理。两种试验研究表明:(1)非贯通节理岩体... 详细信息

对非贯通节理岩体进行直剪试验,在相同法向应力作用下研究具有不同节理起伏角的非贯通节理岩体的强度特性、变形特征。并采用颗粒流数值模拟软件(PFC 2D)进一步研究非贯通节理岩体的细观扩展机理。两种试验研究表明:(1)非贯通节理岩体的破坏形态受节理起伏角的影响显著,随着节理起伏角增大,岩体的破坏程度逐渐加重,岩体破坏时的张拉裂纹越大,裂纹数目也越多,张拉节理与两节理面之间的夹角将越大,表面破损也越明显;(2)非贯通节理岩体的变形特征受节理起伏角的影响显著,当节理起伏角不同时,非贯通节理岩体的法向变形将不同,随着节理起伏角增大,非贯通节理岩体的峰值切向位移逐渐减小;(3)非贯通节理岩体的强度特性受节理起伏角的影响显著,随节理起伏角的增大,非贯通节理岩体的峰值剪切强度增大,岩体抗剪强度增大。

关键词：非贯通节理模型试验颗粒流数值模拟 PFC 2D 起伏角

冲击荷载作用下非贯通节理岩体细观破坏模式研究

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爆破 2021年第4期38卷 17-25页

作者：董平刘婷婷李新平丁鹿阳王刚武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学三亚科教创新园武汉430070

地应力作用下节理岩体的动态力学特性及对应力波传播规律的影响对深部地下工程的稳定性有着重要影响,采用颗粒流离散元软件(PFC^(2D))建立了含非贯通节理岩体的冲击作用数值模型,并通过与室内试验的对比验证了模型的有效性。通过对不同... 详细信息

地应力作用下节理岩体的动态力学特性及对应力波传播规律的影响对深部地下工程的稳定性有着重要影响,采用颗粒流离散元软件(PFC^(2D))建立了含非贯通节理岩体的冲击作用数值模型,并通过与室内试验的对比验证了模型的有效性。通过对不同节理倾角、节理长度非贯通节理岩体的冲击压缩仿真试验,分析了岩体的变形特征、破坏模式及应力波传播规律。结果表明:随节理倾角从15°增加至75°,岩石强度呈现先减小后增大的近“V”字型变化规律,节理试件始终处于拉伸主导作用下,并在45°倾角时拉伸作用最为明显;随着节理长度的增大,岩体的初始损伤增大,动态抗压强度减小。15~25 mm“短”节理试件的贯通破坏由反翼裂纹主导,而30~35 mm“长”节理试件是在反翼裂纹和共面裂纹共同作用下断裂破坏。

关键词：颗粒流离散元动态响应应力波传播破坏模式非贯通节理