深部节理岩体分区破裂化机制数值研究.pdf

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1、第30卷第1期2013年1月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．30No．1Jan．2013doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2013．01．017深部节理岩体分区破裂化机制数值研究苏永华，郑璇(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：基于深部地下工程围岩反复承受地质力作用和开挖扰动，其完整性和力学性能弱化的现实，认为其应力一应变关系服从峰后软化的遍布节理模型，然后考虑节理、原岩应力以及影响岩体性质的变形参数和强度参数等因素，设计模拟方案，

2、利用FLAC30数值软件，再现了围岩分区破裂化过程。模拟结果表明：节理的存在和分布对分区破裂化现象的形态和规模存在很大影响。岩体强度与原始应力场的相对关系是引发围岩分区破裂化的关键。当初始地应力超出岩体单轴抗压强度时，围岩将出现分区破裂现象，初始力相对于岩体强度、泊松比的增大与分区破裂的数目、破裂区延伸长度、破裂区范围等成近似的正比，而内摩擦角则呈现相反趋势。这一结果部分揭示了分区破裂发生的力学机制，为深部围岩支护设计理论的建立提供了有益参考。关键词：隧道工程；深部节理岩体；数值模拟；分区破裂化现象；应力应变软化；变形参数；强度参数中图分类号：U452．1+2文献标

3、识码：A文章编号：1002—0268(2013)01—0094一08NumericalStudyonMechanismofZonalDisintegrationinDeepRockMasswithJointssuYonghua，ZHENGXuan(CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity，ChangshaHunan410082，China)Abstract：Basedontherealitythatsurroundingrocksofdeepundergroundengineeringrepeatedlybeargeolog

4、icalforceandexcavationdisturbance，theinte‘grityandmechanicalpropertieswereweakened，itisthoughtthatthestress—strainrelationsubmitstothepost—peaksofteningjointmodel，andthenconsideringotherparameterslikejoints，originalrockstress，strengthanddeformationparametersthataffectingrockmasspropert

5、y，thesimulationschemeisdesigned，andFLAC如numericalsoftwareisusedtoreproducetheprocessofzonaldisintegration．Thesimulationresultshowsthat(1)theexistenceanddistributionofjointshaveagreatimpactontheformandscaleofzonaldisintegrationinjointedrock，therelativerelationbetweenrockmassstrengthando

6、riginalstressfieldisthekeytozonaldisintegration；(2)whentheinitialgeostressexceedstherockuniaxialcompressivestrength，surroundingrockwillbefractured；(3)initialgeostressisapproximatelyproportionaltorockmassstrength，increaseofPoisson’Sratio，numberofzonaldisintegrationandextensionlengthofru

7、pturezone，etc．，whilefrictionanglerevealscontrarytrend．Thisresultpartlyrevealedthemechanicalmechanismofzonaldisintegration，providedabeneficialreferenceforthefoundingofdeepsurroundingrocksupportingdesigntheory．Keywords：tunnelengineering；deepjointrockmass；numericalsimulation；zonaldisint