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节理岩体脆性破坏过程的有限元模拟

2018-08-21陈俊宇佘成学

水利与建筑工程学报 2018年4期
关键词:围岩变形

陈俊宇,佘成学

(武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北 武汉 430072)

在复杂的地质条件下,天然岩体受到各种构造作用,其内部会产生大量的贯通节理。节理的存在会影响岩体的力学行为,同时降低岩体的强度[1-3]。当节理岩体的应力达到强度极限后,随着变形的增加,其强度会逐渐降低到一个较低的水平,此即节理岩体破坏后的应变软化现象[4]。其中一些节理岩体的软化速率非常大,其软化过程在应力-应变曲线中表现为一个很陡的峰后应力下降段。对于此类节理岩体,可将其破坏后的软化现象做近似处理,考虑为脆性破坏。

观察节理岩体破坏后的物理状态,发现其破坏模式并不唯一,可能因岩块破坏导致整体破碎;也可能仅仅沿着节理面变形破坏[5]。在以往的研究中,郑宏等[6]通过拓展经典塑性理论,提出了脆塑性的岩块和单结构面的应力跌落方式,但对于包含节理面的脆性岩体,并未在其变形破坏的模拟方法上展开研究。此外,朱泽奇等[7]建立了改进的层状岩体遍布节理模型。金华等[8]建立了含多组贯穿节理的扩展遍布节理岩体模型,这些模型是基于理想弹塑性理论提出,不能模拟节理岩体的软化破坏现象。朱道建等[9]引入软化参数来描述节理岩体的软化特性曲线,但在软化曲线的确定方式上缺乏理论依据。同时,上述的多种节理岩体模型对材料屈服后的应力修正方式也过于繁琐复杂,其理论有待进一步完善。……

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