【摘 要】
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岩体由岩块和结构面共同组成。受到结构面的影响,岩体表现出非均质性、不连续性和各向异性等特征,同时由于构造应力和各种环境因素的影响,目前亟待一个有效的理论对其强度和变形的做出合理的解释。本文以统计岩体力学理论为基础,结合颗粒流数值模拟试验对含多组随机分布裂隙的岩体强度进行了研究,并进行了工程应用,主要研究成果和结论包括:(1)以断裂力学岩体的统计理论为基础,推导出裂隙岩体抗压的主应力形式,通过强度准
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岩体由岩块和结构面共同组成。受到结构面的影响,岩体表现出非均质性、不连续性和各向异性等特征,同时由于构造应力和各种环境因素的影响,目前亟待一个有效的理论对其强度和变形的做出合理的解释。本文以统计岩体力学理论为基础,结合颗粒流数值模拟试验对含多组随机分布裂隙的岩体强度进行了研究,并进行了工程应用,主要研究成果和结论包括:(1)以断裂力学岩体的统计理论为基础,推导出裂隙岩体抗压的主应力形式,通过强度准则公式可以看出裂隙岩体的抗压强度与岩块的抗压强度是不相等的,岩体的抗压强度受到结构面的控制,且在岩块强度、最弱结构面强度和岩块抗拉强度中应取最小值。由结构面的控制的裂隙岩体,其力学性能主要由结构面的几何和力学性质(结构面产状分布、结构面摩擦角和结构面粘聚力等)所决定。(2)该研究通过岩块的PFC三轴实验确定其宏观力学参数,在查阅相关文献的基础上构建由岩块和节理面共同组成的数值岩体模型,通过分析不同围压(2MPa、5 MPa、8 MPa、10 MPa、13 MPa)情况下的多组含随机节理的岩体抗压强度,发现裂隙岩体的抗压强度从岩块的一百多兆帕分别急剧下降到8.3MPa、16.1 MPa、14.7 MPa、19.17 MPa和20.32 MPa,这显然是结构面起了关键作用。另外通过对比发现,无论是抗压强度还是弹性模量,数值计算结果与理论计算结果都有较好的吻合度,平均偏差约为12.89%和30.09%,该结果验证了裂隙岩体抗压强度的理论公式的正确性。(3)以裂隙岩体抗压强度理论对善琏镇含山风景区内某处边坡的裂隙岩体进行了工程应用。使用地质罗盘对边坡结构面产状的现场测量,并将现场取得的岩样做好分类标记,带回实验室测量结构面的摩擦角,在处理了大量实测数据的基础上,通过理论计算和岩体工程软件分析了该边坡岩体的抗压强度和弹性模量的各向异性表现,同时验证了裂隙岩体抗压强度理论在工程上的可操作性。
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