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节理岩体变形参数尺寸效应及REV问题研究

王鑫  
【摘要】:本文围绕节理岩体变形参数尺寸效应及REV问题研究这一主题展开,基于各向异性弹性体理论及等效连续体理论,应用通用离散程序,研究了节理岩体等效弹性模量的尺寸效应及REV并对其可能的影响因素进行分析。本文的主要工作内容包括以下内容: 第一、总结了节理岩体强度及变形参数的研究现状,节理岩体强度及变形特征尺寸效应及REV研究的现状; 第二、简要介绍了本文研究所应用的理论及方法,包括:节理岩体等效连续模型,节理统计特征及节理岩体力学变形性质,各向异性弹性体理论,二维离散元程序; 第三、建立多种工况的规则节理岩体模型,考察其等效弹性模量的尺寸效应及REV值变化规律,通过求解模型的应力—应变曲线关系,对各向异性弹性体理论的适用性进行验证。分析节理参数对其等效弹性模量尺寸效应及REV的影响。工况类型包括:(1)分布有一组、二组、四组规则节理岩体模型工况分析(2)节理倾角工况分析(3)节理间距工况分析(4)节理剪切刚度与法向刚度之比K值工况分析; 第四、采用已有文献的实测节理参数数据,建立随机节理岩体模型,研究所建模型的等效弹性模量的尺寸效应并求解其REV值; 第五、在已确定所建模型的REV值后,考察节理参数对节理变形性质的影响。 经过以上的研究,得出了结论:对所建规则节理岩体模型:(1)节理倾角对所建节理岩体模型等效弹性模量的尺寸效应及REV值没有影响;(2)规则节理岩体模型的REV值约为模型节理间距的4倍;(3)节理切向刚度与法向刚度的比值对节理岩体等效弹性模量及REV值没有影响;(4)节理岩体的等效弹性模量与节理密度呈反比,与节理间距成反比,与节理切向刚度与法向刚度之比K值呈正比。在不同节理倾角下,节理岩体的等效弹性模量呈现出各向异性。对所建随机节理岩体模型,其等效弹性模量显示出了明显的尺寸效应,可以取4m作为模型的REV值。


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