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含裂隙岩石破坏过程及相关规律的数值模拟研究

王辉  
【摘要】:含裂隙岩石的破坏过程、裂纹扩展规律及强度分析是岩土工程中一个重要的研究领域。在外力作用下岩石中裂隙的相互作用及扩展贯通导致许多工程事故的发生,尽管不少学者用理论推导、现场试验、经验总结及数值模拟对裂隙岩体问题做了大量的研究,但研究工作还尚有不足之处。因此研究裂隙岩石在外力作用下的破坏过程、裂纹扩展规律及强度分析显得尤为重要。本文运用RFPA数值软件对裂隙岩石破坏过程进行研究,研究结果为隧道开挖及地下巷道支护提供一定的参考。并且得出以下几点结论: (1)在单轴压缩下,裂隙岩石的破坏受裂隙长度、裂隙倾角、裂纹面的摩擦系数及裂隙距岩石边界距离的影响。裂隙岩石的强度随着裂隙长度的增大而减小;随着裂隙倾角的增大先减小后增大,在裂隙倾角为45。时达最小值;随着裂纹面的摩擦系数的增大而增大;随裂隙距边界距离的增大而增大。 (2)裂隙数目、裂隙间距及交叉裂隙的的几何分布都会对岩石强度造成一定的影响。对于含有平行裂隙岩石强度会随着裂隙数目的增加而降低,随着裂隙间距的增大而增大;对于含交叉裂隙岩石的强度都会受主次裂隙之间的夹角的影响,且大部分含交叉裂隙岩石强度都要高于含单一裂隙岩石的强度。 (3)多裂隙岩体的破坏过程较单裂隙岩石破坏要复杂的多,其破坏过程包含拉伸破坏、拉剪破坏及剪切破坏的综合;随着裂隙数量的增多,应力应变曲线跌落次数会增加,这是因为受裂隙间岩桥的搭接、贯通及裂纹面的滑移影响。 (4)裂隙会影响巷道的破坏及围岩稳定性。裂隙倾角不同,巷道破坏形式不同,且巷道围岩位移量随裂隙倾角的不同而不同。


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