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随机形貌岩石节理剪切数值模拟和非线性剪胀模型
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2013.8.15
  • 页码:1666-1676
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201, [2]湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51274097,51174088); 湖南省教育厅科学研究重点项目(13A020)
  • 相关项目:二次卸荷条件下扰动岩体流变损伤破坏机理研究
中文摘要:

采用满足正态分布的随机函数,构造岩石节理剖面的形貌,为研究受剪岩石节理的细观剪切特性和宏观剪胀效应提供研究基础。利用UDEC软件,基于CY微段节理模型,开发随机形貌岩石节理直剪特性的数值分析程序,采用CY微段节理模型的细观剪切力学参数,探讨微段节理的细观剪切特性和岩石节理的宏观剪切响应,提出节理抗剪强度参数与节理面粗糙度系数JRC之间的拟合关系。得到如下结论:JRC越大,岩石节理的宏观剪切峰值强度和剪胀角随之增大,而峰值剪切位移与JRC成反变化关系;随着法向应力的增加,节理的剪胀效应逐渐减弱;这些数值结论得到模型实验的充分验证。微段节理的细观切向爬坡和剪胀效应是岩石节理产生宏观剪胀的细观力学机制。通过对随机形貌岩石节理的宏观剪胀数值曲线性态进行分析,提出能考虑节理粗糙度JRC和法向应力影响的非线性剪胀本构模型,该模型较好描述了受剪岩石节理的剪缩段和剪胀段。

英文摘要:

Using random function obeying normal distribution to construct rock joint profile morphology, a kind of simulation method of rock joint profile provides the search foundation for microscopic shear characteristics of rock joint and the effects of macroscopical shear dilatation. Using UDEC software, based on improved CY joint model, a numerical analysis program for direct shear characteristics of random morphology rock joint was developed. Microscopic shear characteristics of micro-segment joint and macroscopic shear response of rock joint are discussed by using microscopic shear mechanical parameters of CY micro-segement joint model. The fitting relationships between joint shear strength parameters and joint roughness coefficient(JRC) are proposed. As the results, the greater the JRC is, the greater the peak shear strength and dilatancy angle of rock joints are. But the peak shear displacement is inversely related to JRC. With the increase ofth~ normal stress, the dilatancy effect of joint is gradually weakened; these simulation results have been fully verified by modeling experiment. The microscopic tangential climbing and dilatancy effect of micro-segment joint are the meso-scopic mechanical mechanism of macroscopic shear dilatation of rock joints. Through the analysis of macroscopic shear dilatationnumerical curves of random morphology rock joints, a nonlinear shear dilation constitutive model considering the effect of JRC and normal stress is proposed; the model can well describe shearing shrinkage and the shear dilatation during shearing process of rock joint.

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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