【摘要】：節(jié)理的存在破壞了巖體的完整性,影響著巖體的力學(xué)性質(zhì),而對(duì)于張開的節(jié)理面往往會(huì)聚集一定的填充物,使得巖體的力學(xué)性質(zhì)更為復(fù)雜。本文利用離散元軟件PFC,系統(tǒng)地開展了填充節(jié)理剪切特性的數(shù)值試驗(yàn)研究。分別從填充度、填充物質(zhì)、節(jié)理面形態(tài)三個(gè)方面對(duì)節(jié)理剪切強(qiáng)度、裂紋發(fā)育、破壞模式、剪脹效應(yīng)進(jìn)行了分析,可為填充節(jié)理室內(nèi)物理試驗(yàn)和建立剪切強(qiáng)度理論模型提供參考與依據(jù)。主要成果如下:(1)通過單軸壓縮模擬試驗(yàn),分析了巖石PFC標(biāo)定過程中宏細(xì)觀參數(shù)之間的定性關(guān)系,得出了標(biāo)定過程中調(diào)節(jié)細(xì)觀參數(shù)的先后順序,為平行粘結(jié)半徑、平行粘結(jié)強(qiáng)度、平行粘結(jié)剛度。(2)針對(duì)規(guī)則鋸齒形節(jié)理面形態(tài),定義了填充度t/a(t為填充厚度,a為節(jié)理齒高)來反映填充物厚度,分析了填充度對(duì)填充節(jié)理剪切特性的影響,結(jié)果表明:隨著填充度的增大,抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)非線性降低趨勢(shì);破壞模式由節(jié)理面剪切破壞(t/a=0、0.5)逐漸向填充物滑移磨損破壞(t/a=1、1.5、2)轉(zhuǎn)變;剪脹效應(yīng)逐漸減弱。(3)不同填充度下無粘性填充物內(nèi)摩擦角增大均能使節(jié)理抗剪強(qiáng)度增大;剪脹效應(yīng)在填充度小于1時(shí)隨著填充物內(nèi)摩擦角的變化不明顯,在填充度大于或等于1時(shí)隨著填充物內(nèi)摩擦角的增大逐漸增強(qiáng);剪切過程中產(chǎn)生的裂紋數(shù)量與填充物內(nèi)摩擦角無關(guān),節(jié)理面的破損程度與填充物內(nèi)摩擦角無關(guān)。(4)無粘性填充物顆粒粒徑對(duì)填充節(jié)理剪切特性在填充度大于或等于丨時(shí)有較大影響:抗剪強(qiáng)度以填充物粒徑0.5mm為界先增大后減小;剪脹效應(yīng)隨著填充物粒徑的增大而增強(qiáng);填充物粒徑越大,剪切過程中巖石-填充物-巖石相互作用越強(qiáng),節(jié)理面產(chǎn)生裂紋相對(duì)越多。在填充度小于1時(shí),填充物顆粒粒徑的變化對(duì)填充節(jié)理剪切特性無影響。(5)由節(jié)理齒寬與齒高增加引起的起伏角增大對(duì)填充節(jié)理的抗剪強(qiáng)度及破壞模式在填充厚度較小時(shí)有相同的影響規(guī)律:隨著節(jié)理起伏角的增大,填充節(jié)理抗剪強(qiáng)度逐漸增大;剪切過程中產(chǎn)生的裂紋數(shù)量越來越多;破壞模式由滑移磨損破壞逐漸向剪切破壞轉(zhuǎn)變。而,剪脹效應(yīng)則不同:由節(jié)理齒寬增加引起的起伏角增大時(shí)的剪脹效應(yīng)由強(qiáng)變?nèi)?由節(jié)理齒高增加引起的起伏角增大時(shí)的剪脹效應(yīng)由弱變強(qiáng)。在填充厚度較大時(shí),填充節(jié)理的剪切特性不再受到節(jié)理面形態(tài)的影響。
【圖文】：

圖１－１技術(shù)路線圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑１１逡逑

相比接觸粘結(jié)在粘結(jié)處僅可以承受力的作用，，此粘結(jié)模型的粘結(jié)處還可以承受彎矩的作逡逑用３在巖土Ｊ：程中常用來模擬力學(xué)性質(zhì)比較強(qiáng)的材料，如：巖石。粘結(jié)處承受力和彎矩逡逑的大小與模型受到的法向力和切向力有關(guān)。平行粘結(jié)模型示意圖如圖２－６所示。逡逑ＣＤ邋＇＾＞逡逑Ｉ逡逑圖２－６平行粘結(jié)模型示意圖逡逑Ｆｉｇ．２－６邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐａｒａｌｌｅｌ邋ｂｏｎｄ邋ｍｏｄｅｌ逡逑平行粘結(jié)模型一般與摩擦模型一起使用，當(dāng)材料所受到的外力作用超過了姑結(jié)處所逡逑能承受的最大強(qiáng)度，平行粘結(jié)模型就會(huì)破壞，進(jìn)而摩擦模型將會(huì)產(chǎn)生作用。表征平行粘逡逑結(jié)模型：的特征參數(shù)有ｉ＿乎行粘結(jié)法向、切向強(qiáng)度（ｐｂ＿ｎｓｔｒｅｎ、ｐｂ＿ｓｓｔｒｅｎ）；、乎行粘結(jié)逡逑法向、切向剛度（ｐｂ＿ｋｎ、ｐｂ＿ｋｓ）；以及平行粘結(jié)半徑（ｐｂ＿ｒａｄ）共５個(gè)參數(shù)。．由于此逡逑模型參數(shù)比較完備，且膠結(jié)范圍比較大，因此可以用來來模擬力學(xué)性質(zhì)比較好的巖石。逡逑１８逡逑
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2630478