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基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2013.6.25
  • 页码:1229-1238
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国水利水电科学研究院岩土工程研究所,北京100048
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB013502); 国家自然科学基金面上项目(51179210); 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室自主研究课题资助项目(2013ZY05)
  • 相关项目:节理岩体工程力学特性的数值仿真试验方法研究
中文摘要:

岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析,并进行室内模型试验。对数值模拟与模型试验的结果进行对比分析,得出归一化的锯齿状结构面在不同法向应力作用下的剪切破坏力学行为及重要剪切破坏规律,并验证了利用动力显式方法进行节理岩体工程力学特性研究的适应性。研究表明:在一定法向应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长而不断扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围与深度的不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展,对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中相背剪切速度方向的一侧,在剪切峰值之后,随着结构面破坏范围不断增大,剪切应力分布趋于均匀;当正应力不断增大时,结构面发生爬坡滑移越来越困难,结构面破坏深度不断增大,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为直接剪断锯齿破坏。

英文摘要:

The most important influencing factor of rock mass strength characteristics is the discontinuities randomly distributed in rock mass.Thus,study of the mechanical properties of rock discontinuities is of great engineering significance.Based on the dynamic explicit method,the shearing failure characteristics of regular sawtooth-like structural surface is numerically simulated;and relevant model test is carried out.Comparing the numerical result with test result,the shearing failure behavior and failure patterns of normalized sawtooth-like structural surface under different normal stresses are obtained.Consequently,the applicability and reliability of the employed numerical simulation method are verified.The results indicate that:(1) Under certain normal stress,shearing failure of regular sawtooth-like structural surface develops continuously with the increase of shearing displacement,suggesting that the distribution and depth of equivalent plastic strain extended.Finally,the shearing failure reaches pure friction residual strength state.(2) The growth of rock equivalent plastic strain usually propagates from two ends to the middle gradually.For the low structural plane,shear stress is mainly distributed in the side opposite to shear velocity before reaching the peak value.After the peak value,the distribution of shear stress is uniform with increase of failure extent of structural plane.(3) When the normal stress increases,the displacement of structural plane climbing becomes more difficult and thus the failure depth increases.Thus,the failure pattern corresponding to the peak stress is becoming direct shearing sawtooth failure.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823