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基于变形元件的节理岩体压缩损伤本构模型
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TU452[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083, [2]西藏大学工学院,西藏拉萨850000, [3]首都经济贸易大学安全与环境工程学院,北京100026, [4]长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710064, [5]中国有色金属工业西安勘察设计研究院,陕西西安710054
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(41002113,41162009);教育部科学技术研究重点项目(211175);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010ZY45);2011年度北京市属高等学校人才强教深化计划人才创新团队项目(PR201107143)
  • 相关项目:动载下典型节理岩体本构模型及破坏机理研究
中文摘要:

为研究节理岩体在压缩荷载作用下的力学响应,基于岩体结构力学观点,把节理岩体在压缩荷载作用下的变形视为岩块变形与节理面变形的叠加,分别采用基于统计损伤模型的弹性损伤变形元件和考虑节理面闭合及滑动的变形元件计算岩块和节理面在压缩荷载作用下的变形,进而建立相应的节理岩体压缩损伤本构模型。并利用该模型讨论节理面弹性模量、最大闭合应变及剪切刚度等对计算结果的影响规律。最后利用该模型对含单条贯通节理的岩体在压缩荷载作用下的应力-应变曲线进行分析计算。研究结果表明:对于可能沿节理面发生剪切滑移的岩体而言,节理面剪切刚度对计算结果的影响最为显著。对本算例而言节理岩体的峰值强度仅为完整岩体的51.5%,反映节理对岩体强度的弱化效应。同时利用该模型得出岩体强度随节理倾角呈现出抛物线变化规律,即当节理倾角在50°~60°之间时,岩体强度最低,该结论与目前的理论及试验研究结果相吻合,从而说明该模型的合理性。

英文摘要:

In order to study the mechanical response of the jointed rock mass under compression load, the deformation of jointed rock mass under compression load was regarded as the summation of rock block deformation and joint face deformation according to the viewpoint of rock structure mechanics. And the deformation laws of rock block and joint face under compression load were described with the elastic damage deformation component based on the statistical damage model and the joint closure and slippage deformation component, respectively. Then, the corresponding compression damage constitutive model of the jointed rock mass was established. The effect laws of such joint parameters as elastic modulus, maximum closure strain and shear stiffness on the calculation results were discussed with this model. Finally, the stress-strain curve of the rock mass with one single continuous joint under compression load was calculated with this model. The results show that the effect of the joint shear stiffness on the calculation results is the largest to the rock mass which can possibly slip along the joint face. The climax strength of jointed rock mass in this calculation example is only 51.5% of intact rock, which perfectly reflects the deterioration effect of the joint on rock mass strength. Meanwhile, the parabola change law of rock mass strength with the joint dip angle is obtained with this model, which shows that the rock mass strength is minimum when the joint dip angle is between 50°-60°. This conclusion fits very well with the current experimental and theoretical results, which indicates the rationality of this model.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 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,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,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)
  • 被引量:20874