【摘 要】
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节理岩体的强度和变形分析对于科学、准确地预测和评价岩土工程的稳定性意义重大。自然界中的节理形态和性状各异，节理的粗糙度会影响岩体的剪切强度，从而影响岩土工程的稳定性；同时，粗糙节理岩体具有尺寸效应，不同尺寸的岩体具有不同的力学特性。因此，开展粗糙节理岩体的剪切强度及尺寸效应分析对于准确预测岩土工程的稳定性具有重要意义。本文采用二维颗粒流(Particle Flow Code，PFC2D)离散元数值模拟的方法，开展了粗糙节理岩体的力学特性数值模拟研究，系统地研究了粗糙节理岩体的剪切强度及尺寸效应，取得了以下
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节理岩体的强度和变形分析对于科学、准确地预测和评价岩土工程的稳定性意义重大。自然界中的节理形态和性状各异，节理的粗糙度会影响岩体的剪切强度，从而影响岩土工程的稳定性；同时，粗糙节理岩体具有尺寸效应，不同尺寸的岩体具有不同的力学特性。因此，开展粗糙节理岩体的剪切强度及尺寸效应分析对于准确预测岩土工程的稳定性具有重要意义。本文采用二维颗粒流(Particle Flow Code，PFC2D)离散元数值模拟的方法，开展了粗糙节理岩体的力学特性数值模拟研究，系统地研究了粗糙节理岩体的剪切强度及尺寸效应，取得了以下成果：
一、本文基于遗传程序(Genetic Programming，GP)，建立了针对锯齿节理岩体和不规则节理岩体的剪切强度优化模型。相比于已有的各类剪切强度模型，本文提出的GP模型削减了参数，形式简洁、精确度高，并且体现了剪胀角的物理意义，可适用于二维及三维岩体力学分析。
二、本文采用PFC2D数值模拟的方法，开展了粗糙节理岩体的直剪实验，分析了节理的形态、粗糙度以及正应力对节理岩体剪切强度尺寸效应的影响规律。研究结果表明锯齿节理岩体的剪切强度无尺寸效应，JRC型不规则节理岩体的剪切强度在不同粗糙度和正应力时存在不同的尺寸效应；另外，随着正应力的增大，JRC型节理岩体的尺寸效应呈现出减弱的趋势。
三、本文提出了基于地质强度指数(GeologicalStrengthIndex，GSI)的表征单元体(RepresentativeElementaryVolume，REV)计算方法，GSI能反映岩体破裂程度和节理的几何、力学特性，因此，基于GSI的REV计算方法可以综合考虑节理岩体的几何和力学REV的特征。利用该方法，本文研究了节理间距和粗糙度对于REV的影响，结果表明REV随着节理间距增加呈现线性增加的趋势，REV约为节理间距的3-4倍；节理粗糙度对REV有一定影响，粗糙节理岩体的REV大于平节理岩体的REV。
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