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考虑多尺度结构的贯通节理岩体损伤摩擦耦合模型 被引量:3
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作者 刘武 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期147-154,共8页
基于贯通节理岩体结构的多尺度特征,采用两步均匀化方法,给出了节理岩体在复杂荷载作用下的自由焓表达式,建立了节理岩体损伤摩擦耦合本构模型。模型可同时考虑岩块损伤扩展、微裂纹滑移剪胀、法向刚度恢复,节理面多阶凸起体滑移磨损、... 基于贯通节理岩体结构的多尺度特征,采用两步均匀化方法,给出了节理岩体在复杂荷载作用下的自由焓表达式,建立了节理岩体损伤摩擦耦合本构模型。模型可同时考虑岩块损伤扩展、微裂纹滑移剪胀、法向刚度恢复,节理面多阶凸起体滑移磨损、剪胀演化以及节理与岩块相互作用等特征,较好地反映岩体内部微裂纹、节理等不同尺度微结构变化对其力学特性的影响。采用Lac du Bonnet花岗岩三轴压缩试验、花岗岩节理剪切试验以及不同节理倾角与不同围压下Martinsburg板岩三轴压缩强度试验等成果对模型进行了验证,模型预测值与实测值相当吻合,论证了模型的准确性。 展开更多
关键词 贯通节理岩体 多尺度结构 两步均匀化方法 损伤摩擦耦合
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基于组合模型法的贯通节理岩体动态损伤本构模型 被引量:17
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作者 刘红岩 吕淑然 张力民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1814-1821,共8页
针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果,将贯通节理岩体变形过程中的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩石细观损伤的非线性元... 针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果,将贯通节理岩体变形过程中的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩石细观损伤的非线性元件、节理面闭合及剪切变形元件等3个基本元件的串联来模拟,动态应力分量采用黏性元件来模拟,从而建立了贯通节理岩体动态单轴压缩损伤本构模型。其次,根据贯通节理岩体在单轴压缩荷载下往往会沿节理面发生剪切破坏的特点,在前述已建立的损伤本构模型中引人节理剪切破坏准则对该模型进行修正,从而更好地考虑了节理剪切强度对该模型的影响,最终建立了考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型。最后利用该模型对贯通节理岩体在压缩荷载作用下的力学特性进行了分析计算,重点讨论了节理倾角对岩体单轴动态压缩峰值强度的影响规律。研究结果表明随着节理倾角的变化,节理岩体将发生岩块张拉或剪切破坏、沿节理面的剪切破坏及上述两种破坏模式的复合破坏,相应地节理岩体的单轴压缩动态峰值强度也随之有较大变化。 展开更多
关键词 贯通节理岩体 动态损伤本构模型 节理剪切强度 组合模型法 黏性元件
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断续节理岩石中开挖附近扰动区失稳行为的实验
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作者 林鹏 黄凯珠 +1 位作者 唐春安 周维垣 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期1108-1111,共4页
目的是用实验方法研究在一定加载条件下,断续节理岩体中裂纹萌生、扩展、贯通机制及开挖扰动区的破坏行为。实验试样用作者配制的模拟材料制成。利用作者设计的小型开挖系统,在双轴加压下,当轴向压力达到峰值力的75%时,保持径向加载和... 目的是用实验方法研究在一定加载条件下,断续节理岩体中裂纹萌生、扩展、贯通机制及开挖扰动区的破坏行为。实验试样用作者配制的模拟材料制成。利用作者设计的小型开挖系统,在双轴加压下,当轴向压力达到峰值力的75%时,保持径向加载和轴向加载的比值λ恒定,模拟开挖过程,并用数码摄像机全程跟踪开挖过程。实验结果显示开挖附近断续节理滑移、贯通以及扰动区的变形决定了巷道的失稳行为和最终的破坏模式;开挖过程明显影响着内部扰动区和外部压缩区的变形。开挖后,内部扰动区的变形大于外部压缩区;开挖后,继续保持λ恒定时,应力和变形作为时间的函数逐渐释放,并且造成一些节理的滑动和微破裂的相互作用;λ越大,则巷道破坏的时间越短。 展开更多
关键词 结构实验 断续节理岩体 开挖扰动区 裂纹扩展 失稳行为 地下工程 裂纹贯通 巷道破坏
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基于PFC对含断续节理岩质边坡静力荷载下破坏形式的研究 被引量:7
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作者 胡训健 卞康 +2 位作者 葛云峰 李鹏程 陈玲朱 《安全与环境工程》 CAS 2017年第3期34-42,共9页
在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡... 在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡的破坏形式及其内部微观接触力场的演变规律。首先对PFC软件中采用的微观力学性质参数进行了验证模拟,通过对完整岩块进行双轴压缩试验和巴西劈裂试验的模拟,得出其应力-应变曲线和强度包络线,从而计算出完整岩块的内聚力、内摩擦角等宏观力学参数;然后通过对含裂隙的颗粒集合体进行直剪试验的模拟,得出其剪应力-剪切位移曲线以及峰值强度和残余强度与正应力的关系曲线,从而计算出裂隙的内聚力和内摩擦角;最后对含上述微观力学性质参数的边坡进行静力荷载下破坏形式的模拟,得出裂隙萌生前应力集中、裂隙萌生后应力释放,以及可将潜在滑动面上方的坡体位移分成4个区,即坡脚处最大位移区、坡肩处较大位移区、坡体内部较小位移区、坡体后缘最小位移区,并验证了萌生的裂隙一般会近垂直于岩桥向坡体表面扩展,切割潜在滑动面以上坡体。 展开更多
关键词 岩质边坡 断续节理 岩桥 破坏形式 静力荷载 PFC软件
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非贯通节理岩体多层结构模型研究Ⅰ:理论部分 被引量:3
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作者 彭从文 曹芳 《长江大学学报(自科版)(上旬)》 CAS 2010年第3期131-135,共5页
岩体的力学性状与其结构面分布及特性有关,对于非贯通节理岩体,当节理定向排列,特别是岩桥长度远小于节理长度时,一般发生共面剪切破坏。针对压剪荷载下非贯通节理岩体,将共面节理及其间岩桥构成的剖面称为等代结构面,结合断裂力学方法... 岩体的力学性状与其结构面分布及特性有关,对于非贯通节理岩体,当节理定向排列,特别是岩桥长度远小于节理长度时,一般发生共面剪切破坏。针对压剪荷载下非贯通节理岩体,将共面节理及其间岩桥构成的剖面称为等代结构面,结合断裂力学方法,研究了非贯通节理岩体多层结构模型。模型包括弹性变形、滑移、开裂直至贯通等阶段。等代结构面剪切强度由节理与岩桥2部分组成,其中,节理强度表现为基本摩擦角与粗糙角,岩桥强度表现为等效粘聚力。节理贯通时,退化为Zienkiewicz节理岩体模型。 展开更多
关键词 非贯通节理 岩体 多层结构模型 断裂力学
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煤样贯穿节理对岩-煤组合体强度及破坏特征影响模拟研究 被引量:13
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作者 尹大伟 陈绍杰 +3 位作者 陈兵 蒋力帅 孟涛 王文 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1054-1062,共9页
通过颗粒流数值模拟实现了煤样含贯穿节理岩-煤组合体单轴压缩试验,研究了煤样贯穿节理对岩-煤组合体强度及破坏特征影响。结果表明:煤样含贯穿节理岩-煤组合体单轴抗压强度σ、弹性模量E、峰值应变ε、起裂应力σci及损伤应力σcd均小... 通过颗粒流数值模拟实现了煤样含贯穿节理岩-煤组合体单轴压缩试验,研究了煤样贯穿节理对岩-煤组合体强度及破坏特征影响。结果表明:煤样含贯穿节理岩-煤组合体单轴抗压强度σ、弹性模量E、峰值应变ε、起裂应力σci及损伤应力σcd均小于完整组合体;但E随贯穿节理与竖直方向夹角α变化不明显,接近完整组合体弹性模量,同时当α为0°,75°,90°时,σ,ε,σci,σcd与完整组合体相差不大;随α增大,σ,ε,σci,σcd均先递减再增大,当α为45°时,σ,ε,σcd最小,与完整组合体相比,分别递减了72.77%,68.28%,74.43%;而当α为15°时,σci最小,与完整组合体相比,递减了66.13%。煤样贯穿节理加速了岩-煤组合体从裂纹不稳定扩展向宏观失稳转变,大部分煤样含贯穿节理岩-煤组合体破坏发生在煤样内,岩样未发现明显破坏,其破坏模式主要包括"V"型穿节理面剪切破坏、部分沿节理面剪切破坏、沿节理面剪切破坏及复合式破坏模式;当α为30°时,岩-煤组合体发生整体性破坏,煤样沿节理面剪切破坏,而岩石由于节理尖端裂纹扩展而发生拉伸破坏。 展开更多
关键词 颗粒流模拟 煤样贯穿节理 岩-煤组合体 强度特性 破坏特征
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非贯通节理岩体多层结构模型研究Ⅱ——模型验证与参数分析
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作者 彭从文 段鸿海 《长江大学学报(自科版)(上旬)》 CAS 2010年第4期157-162,共6页
依据非贯通节理岩体多层结构模型,通过ABAQUS的用户材料子程序UMAT建立了基于ABAQUS平台的数值计算模型。为验证模型的合理性与有效性,将非贯通节理岩体退化模型与Zienk-iewicz节理岩体模型进行了对比并进行了参数分析。结果表明,两者... 依据非贯通节理岩体多层结构模型,通过ABAQUS的用户材料子程序UMAT建立了基于ABAQUS平台的数值计算模型。为验证模型的合理性与有效性,将非贯通节理岩体退化模型与Zienk-iewicz节理岩体模型进行了对比并进行了参数分析。结果表明,两者基本符合,Zienkiewicz节理岩体模型可以认为是多层结构模型的特例;对于非贯通节理岩体,其性状受优势节理控制,在优势节理贯通后次级节理出现滑移与开裂;节理剪胀角、初始连通率及间距等参数对岩体变形有重要影响。随着剪胀角增加,裂纹应变减小,开裂区域增大;随着连通率增加,开裂区域由全局带状转为局部块状;当节理间距增大时,由一条滑带转化为多条滑带。 展开更多
关键词 非贯通节理岩体 多层结构模型 岩体力学 有限元 ABAQUS
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