【摘要】：塊狀巖體作為常見(jiàn)的工程巖體,其內(nèi)部通常存在2～3組相互交叉的貫通節(jié)理。這些產(chǎn)狀、密度和空間分布都不同的節(jié)理將巖體切割成塊狀結(jié)構(gòu),從而使巖體的力學(xué)性質(zhì)具有各向異性特征。當(dāng)前,巖體工程中廣泛使用的基于地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)(GSI)的巖體強(qiáng)度模型并沒(méi)有考慮到巖體的各向異性特性,故無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度特性。因此,建立一種可靠的巖體強(qiáng)度模型并完善其相關(guān)理論基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)塊狀巖體強(qiáng)度的準(zhǔn)確評(píng)估,可為巖體工程穩(wěn)定性分析及災(zāi)害防治提供理論支撐。本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了節(jié)理傾角和巖塊形狀對(duì)巖體強(qiáng)度特性及破壞模式的影響規(guī)律,取得如下成果:(1)提出一個(gè)反映巖體各向異性特征的強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型:本文采用Hoek-Brown(H-B)經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則與數(shù)值模擬相結(jié)合的分析方法,建立了能反映巖體破碎程度的巖體數(shù)值模型,開(kāi)展了單軸壓縮試驗(yàn)數(shù)值模擬,基于數(shù)值模擬結(jié)果,提出一個(gè)反映巖體各向異性特征的強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型,該模型能夠綜合考慮節(jié)理傾角和破碎程度對(duì)巖體強(qiáng)度的影響。(2)揭示了節(jié)理傾角β對(duì)塊狀巖體強(qiáng)度和破壞模式的影響規(guī)律:塊狀巖體的抗壓強(qiáng)度(UCS)隨節(jié)理傾角變化的曲線呈現(xiàn)以β為45°為對(duì)稱軸的“W”形;塊狀巖體的破壞模式分為四類,隨著節(jié)理傾角β從0°增大到45°,依次出現(xiàn)張拉破壞(β=0°)、剪切破壞(10°≤β≤20°)、滑移破壞(30≤β≤40°)和塊體轉(zhuǎn)動(dòng)破壞(β=45°)。(3)節(jié)理間距比(S1/S2)和節(jié)理組夾角γ對(duì)節(jié)理巖體模型的強(qiáng)度特征具有顯著影響:巖體抗壓強(qiáng)度(UCS)隨節(jié)理間距比(S1/S2)增大呈現(xiàn)出顯著增大的變化趨勢(shì),并且當(dāng)S1/S2=2時(shí),塊狀巖體的抗壓強(qiáng)度近似為S1/S2為1時(shí)的2倍,即近似水平分布巖塊所組成的巖體,其強(qiáng)度要比近似豎直分布巖塊所構(gòu)成的巖體的強(qiáng)度高。對(duì)于貫通雙節(jié)理巖體,巖體強(qiáng)度和破壞模式的改變主要由節(jié)理組夾角γ改變所致。隨著節(jié)理組夾角γ的變化,主要和次要節(jié)理組會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換,影響巖體強(qiáng)度。
【圖文】：

（１）考慮節(jié)理面強(qiáng)度逡逑為了研究巖體的各向異性，Ｈｏｅｋ和Ｂｒｏｗｎｆ６４］提出基于單弱面理論的解決方逡逑法，將Ｈ－Ｂ準(zhǔn)則中參數(shù)ｍ和ｘ與單節(jié)理組傾角／？建立如下關(guān)系：逡逑ｍ邋１邐＾邐Ｖ逡逑—二邋ｌ－」ｅｘｐ邋—邋—￣￣（２－２２）逡逑＾邋＇Ｕ＋ｍＪ邋—逡逑（２－２３）逡逑式中，心為ｍ取最小值時(shí)的節(jié)理傾角／？，邋＆為ｓ取得最小值時(shí)的節(jié)理傾角／？，邋ｊ為逡逑常數(shù)，其表徸式如下：逡逑ＹＹＩ逡逑Ａ邋二邋ｍ＇邋—邐（２－２４）逡逑ｍｉ逡逑Ｐ為常數(shù)，其表達(dá)式為：逡逑Ｐ：１－、，ｎ邐（２－２５）逡逑

石三軸試驗(yàn)測(cè)得為１２３．３５ＭＰａ和４１．６９。通過(guò)對(duì)三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸分逡逑析，獲得最佳擬合曲線，得到１＋２和２＋３節(jié)理塊狀巖體試樣的等效ＧＳＩ值，如逡逑圖３．２所示。逡逑近似垂向節(jié)理逡逑ｎ田＿逡逑近似水平節(jié)理逡逑（ａ）完整試樣（ｂ）ｌ＋２節(jié)理試樣（ｃ）２＋３節(jié)理試咩逡逑３．１人工節(jié)理試件［１８］逡逑３２０邋邐逡逑＿完整巖石邐ａ逡逑２８０邐１＋２節(jié)理試樣邐＊逡逑▲邋２＋３節(jié)理試祥邐＃逡逑２４０邋邐ＧＳＩ邋１００邐｜邐＊逡逑—ＧＳＩ－８３邐ｆ邐？邐馨逡逑２００邋－—ＧＳＩ＝６７邐％逡逑Ｑ邋邐｜邐｜邐｜邐｜邐｜邐｜邐逡逑０邐２邐４邐６邐８邐１０邐１２逡逑ｃｒ３邋［ＭＰａ］逡逑圖３．２三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)及Ｈ－Ｂ擬合曲線［｜８１逡逑１９逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2635028