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节理岩体变形与强度特征的三维数值模拟

郭靓  
【摘要】: 岩体是隧道、国防、矿山建设、水利枢纽等大型复杂结构工程的重要基础,岩体中广泛存在规模不等、产状不同、性质各异的节理面,节理面的存在不仅破坏了岩体的整体性,而且直接影响岩体的变形和强度特征及破坏方式。节理岩体的变形和强度特征对岩体工程的设计、稳定性评价及数值计算等方面均有着显著的影响。 本论文的研究思路是:将节理岩体的力学特征研究与三维数值模拟方法相结合,首先对节理岩体的变形和强度特征进行理论研究,然后通过计算机对节理岩体进行数值模拟,得出不同组构下节理岩体的强度、变形和破坏模式,分析节理对岩体力学特征的影响。 本文的主要工作包括以下内容: (1)在大量采集相关资料的基础上,分别对岩石、节理面、节理岩体的变形特征和强度特征进行研究。 (2)详细介绍了颗粒流数值方法的基本原理、颗粒流数值方法在岩土工程中的应用现状及颗粒流数值模型的建立过程,并应用PFC软件内置的fish语言编程拟合室内岩石试验的结果。 (3)针对不同节理组构岩体的强度特征、变形破坏机理、各向异性特征在理论研究中的不足,应用PFC数值试验代替室内试验,对含不同分离度的单一节理、单组节理及两组节理的岩石试件进行数值试验研究。 研究表明,工程岩体中的节理面对岩体的力学特征起着决定性的作用,节理的存在不仅降低了岩体的强度,削弱节理岩体的变形能力,而且使岩体的力学特征呈现出显著各向异性。


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