【摘要】：節(jié)理的存在破壞了巖體的完整性,影響著巖體的力學性質(zhì),而對于張開的節(jié)理面往往會聚集一定的填充物,使得巖體的力學性質(zhì)更為復雜。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)值試驗研究。分別從填充度、填充物質(zhì)、節(jié)理面形態(tài)三個方面對節(jié)理剪切強度、裂紋發(fā)育、破壞模式、剪脹效應(yīng)進行了分析,可為填充節(jié)理室內(nèi)物理試驗和建立剪切強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,分析了巖石PFC標定過程中宏細觀參數(shù)之間的定性關(guān)系,得出了標定過程中調(diào)節(jié)細觀參數(shù)的先后順序,為平行粘結(jié)半徑、平行粘結(jié)強度、平行粘結(jié)剛度。(2)針對規(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,抗剪強度呈現(xiàn)非線性降低趨勢;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)理抗剪強度增大;剪脹效應(yīng)在填充度小于1時隨著填充物內(nèi)摩擦角的變化不明顯,在填充度大于或等于1時隨著填充物內(nèi)摩擦角的增大逐漸增強;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填充節(jié)理剪切特性在填充度大于或等于丨時有較大影響:抗剪強度以填充物粒徑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;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,節(jié)理面產(chǎn)生裂紋相對越多。在填充度小于1時,填充物顆粒粒徑的變化對填充節(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填充節(jié)理的抗剪強度及破壞模式在填充厚度較小時有相同的影響規(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的剪脹效應(yīng)由強變?nèi)?由節(jié)理齒高增加引起的起伏角增大時的剪脹效應(yīng)由弱變強。在填充厚度較大時,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性質(zhì)比較強的材料，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度，平行粘結(jié)模型就會破壞，進而摩擦模型將會產(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性質(zhì)比較好的巖石。逡逑１８逡逑
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU45

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 申劍;;大地節(jié)理[J];芙蓉;2017年04期

2 田景元,劉漢龍,高玉峰,郭作美;節(jié)理面按產(chǎn)狀的模糊聚類及其優(yōu)勢方位的確定[J];華東地質(zhì)學院學報;2002年02期

3 趙奎,蔡美峰;巖體節(jié)理面延展性的概率分析[J];礦冶;2002年01期

4 曹建春 ,葛修潤;組合節(jié)理面抗剪力學特性的模型試驗研究[J];巖土力學;1990年02期

5 葛修潤,劉建武;加錨節(jié)理面抗剪性能研究[J];巖土工程學報;1988年01期

6 丁恩保;節(jié)理剪切擴容效應(yīng)的有限元分析[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);1988年05期

7 徐文龍;;對沙木拉打隧道區(qū)節(jié)理的初步研究[J];地質(zhì)論評;1988年06期

8 張世雄;童光煦;;巖體的崩落性分級[J];有色金屬(礦山部分);1988年04期

9 潘別桐;徐光黎;;巖體節(jié)理幾何特征的研究現(xiàn)狀及趨向[J];工程勘察;1989年05期

10 陳勝宏,王鴻儒,熊文林;節(jié)理面滲流性質(zhì)的探討[J];武漢水利電力學院學報;1989年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 夏才初;;論JRC[A];巖石力學理論與工程實踐[C];1997年

2 段文杰;李世海;馮春;;基于平衡顆粒法生成地質(zhì)體復雜節(jié)理面網(wǎng)格的方法研究[A];顆粒材料計算力學研究進展[C];2012年

3 陸文;肖正學;白紅杰;劉克輝;;巖體節(jié)理面抗剪強度的方向性模擬試驗研究[A];第八屆全國采礦學術(shù)會議論文集[C];2009年

4 王在泉;張黎明;孫輝;;含天然節(jié)理灰?guī)r加、卸荷力學特性試驗研究[A];第十一次全國巖石力學與工程學術(shù)大會論文集[C];2010年

5 李新強;汪小剛;陳祖煜;;裂隙巖體三維節(jié)理網(wǎng)絡(luò)的生成和可視化系統(tǒng)研發(fā)[A];中國水利學會第四屆青年科技論壇論文集[C];2008年

6 張平;吳德倫;;節(jié)理爆破的工程實踐[A];重慶巖石力學與工程學會第一屆學術(shù)討論會論文集[C];1992年

7 趙文;林韻梅;;節(jié)理概率模型應(yīng)用于塊體理論的分析[A];中國巖石力學與工程學會第三次大會論文集[C];1994年

8 張玉書;蘇友瓊;;不規(guī)則試塊中型直剪的試驗研究[A];地下工程經(jīng)驗交流會論文選集[C];1982年

9 蔣明鏡;盧厚華;王華寧;廖兆文;;雨水滲透下節(jié)理巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)離散元模擬[A];第十一屆南方計算力學學術(shù)會議（SCCM-11）摘要集[C];2017年

10 程江濤;晏鄂川;尹錫杰;劉莉;;基于赤平投影的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及其程序化實現(xiàn)[A];第六屆全國地面巖石工程學術(shù)會議暨第二屆巖土力學與工程前沿論壇論文集[C];2007年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 朱雷;節(jié)理擴展模式及節(jié)理巖體邊坡破壞機理研究[D];成都理工大學;2017年

2 馬昊;深部高應(yīng)力軟弱圍巖破裂碎脹大變形及注漿加固機理的FDEM模擬研究[D];武漢大學;2017年

3 王建國;類節(jié)理巖石材料沖擊動力響應(yīng)性狀的試驗研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2015年

4 王衛(wèi)華;節(jié)理動態(tài)閉合變形性質(zhì)及應(yīng)力波在節(jié)理處的傳播[D];中南大學;2006年

5 王貴賓;巖體節(jié)理三維模擬及滲透張量分析[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2006年

6 許萬忠;節(jié)理裂隙邊坡穩(wěn)定性及錨注加固效應(yīng)研究[D];中南大學;2006年

7 許年春;巖體節(jié)理多參數(shù)反演的反射波法研究[D];重慶大學;2007年

8 殷黎明;甘肅北山花崗巖節(jié)理水力、力學特性研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2008年

9 梅濤;巖體節(jié)理三維網(wǎng)絡(luò)模擬優(yōu)化及在甘肅北山芨芨槽巖塊的應(yīng)用研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2008年

10 王剛;節(jié)理剪切滲流耦合特性及加錨節(jié)理巖體計算方法研究[D];山東大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李運祥;基于PFC的填充節(jié)理剪切特性數(shù)值試驗研究[D];西安理工大學;2019年

2 黃書君;地震作用下節(jié)理巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響因素研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2017年

3 顧紹發(fā);節(jié)理巖石沖擊壓縮試驗與分析[D];安徽理工大學;2018年

4 李澤棟;巖石節(jié)理面強度弱化機制試驗研究[D];湖北工業(yè)大學;2018年

5 李蕾;基于關(guān)鍵塊體理論的礦山邊坡節(jié)理變形機理研究[D];華北理工大學;2018年

6 趙昕凝;基于非連續(xù)變形分析的節(jié)理類巖石試件裂隙破裂規(guī)律研究[D];山東建筑大學;2018年

7 王晶晶;類巖石節(jié)理面剪切力學行為及聲發(fā)射特性的試驗研究[D];重慶大學;2018年

8 李政;節(jié)理地層滾刀破巖可靠性物理模型試驗研究[D];重慶大學;2018年

9 包士杰;應(yīng)力波斜入射有限長節(jié)理端部應(yīng)力與位移變化規(guī)律研究[D];遼寧工程技術(shù)大學;2017年

10 盧海燕;基于Kinect的巖體節(jié)理統(tǒng)計方案設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國科學院大學(中國科學院人工智能學院);2018年

本文編號：2630478