【摘要】：塊狀巖體作為常見的工程巖體,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),從而使巖體的力學性質(zhì)具有各向異性特征。當前,巖體工程中廣泛使用的基于地質(zhì)強度指標(GSI)的巖體強度模型并沒有考慮到巖體的各向異性特性,故無法準確預測巖體的強度特性。因此,建立一種可靠的巖體強度模型并完善其相關(guān)理論基礎(chǔ),實現(xiàn)對塊狀巖體強度的準確評估,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巖體強度特性及破壞模式的影響規(guī)律,取得如下成果:(1)提出一個反映巖體各向異性特征的強度預測模型:本文采用Hoek-Brown(H-B)經(jīng)驗準則與數(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,開展了單軸壓縮試驗數(shù)值模擬,基于數(shù)值模擬結(jié)果,提出一個反映巖體各向異性特征的強度預測模型,該模型能夠綜合考慮節(jié)理傾角和破碎程度對巖體強度的影響。(2)揭示了節(jié)理傾角β對塊狀巖體強度和破壞模式的影響規(guī)律:塊狀巖體的抗壓強度(UCS)隨節(jié)理傾角變化的曲線呈現(xiàn)以β為45°為對稱軸的“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)動破壞(β=45°)。(3)節(jié)理間距比(S1/S2)和節(jié)理組夾角γ對節(jié)理巖體模型的強度特征具有顯著影響:巖體抗壓強度(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,并且當S1/S2=2時,塊狀巖體的抗壓強度近似為S1/S2為1時的2倍,即近似水平分布巖塊所組成的巖體,其強度要比近似豎直分布巖塊所構(gòu)成的巖體的強度高。對于貫通雙節(jié)理巖體,巖體強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)理組會發(fā)生轉(zhuǎn)換,影響巖體強度。
【圖文】：

（１）考慮節(jié)理面強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取最小值時的節(jié)理傾角／？，邋＆為ｓ取得最小值時的節(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)，其表達式為：逡逑Ｐ：１－、，ｎ邐（２－２５）逡逑

石三軸試驗測得為１２３．３５ＭＰａ和４１．６９。通過對三軸試驗數(shù)據(jù)進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３．２三軸試驗數(shù)據(jù)及Ｈ－Ｂ擬合曲線［｜８１逡逑１９逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU45

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王新剛;胡斌;王家鼎;賈鵬飛;焦偉;;基于GSI的Hoek-Brown強度準則定量化研究[J];巖石力學與工程學報;2015年S2期

2 陳新;李東威;王莉賢;張市飛;;單軸壓縮下節(jié)理間距和傾角對巖體模擬試件強度和變形的影響研究[J];巖土工程學報;2014年12期

3 佘詩剛;林鵬;;中國巖石工程若干進展與挑戰(zhàn)[J];巖石力學與工程學報;2014年03期

4 朱合華;張琦;章連洋;;Hoek-Brown強度準則研究進展與應(yīng)用綜述[J];巖石力學與工程學報;2013年10期

5 夏開宗;陳從新;劉秀敏;鄭允;周意超;;基于巖體波速的Hoek-Brown準則預測巖體力學參數(shù)方法及工程應(yīng)用[J];巖石力學與工程學報;2013年07期

6 佘詩剛;董隴軍;;從文獻統(tǒng)計分析看中國巖石力學進展[J];巖石力學與工程學報;2013年03期

7 劉亞群;李海波;李俊如;王學潮;劉博;謝冰;;基于Hoek-Brown準則的板巖強度特征研究[J];巖石力學與工程學報;2009年S2期

8 盛佳;李向東;;基于Hoek-Brown強度準則的巖體力學參數(shù)確定方法[J];采礦技術(shù);2009年02期

9 孫金山;盧文波;;Hoek-Brown經(jīng)驗強度準則的修正及應(yīng)用[J];武漢大學學報(工學版);2008年01期

10 余子華,晏鄂川,楊昌斌,王國斌;節(jié)理化巖體復合式滑移破壞的模型試驗研究[J];巖土力學;2005年S1期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 徐帥;基于Hoek-Brown準則的爆破損傷對巖石力學性質(zhì)及邊坡穩(wěn)定的影響[D];浙江大學;2018年

，

本文編號：2635028