考虑高地应力下围岩劣化的硬岩本构模型研究

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1、第27卷第1期岩石力学与工程学报Vol.27No.12008年1月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJan.，2008考虑高地应力下围岩劣化的硬岩本构模型研究江权，冯夏庭，陈国庆(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071)摘要：鉴于高地应力环境下洞室开挖过程中围岩脆性破损行为和破损区内岩体力学性质发生改变的工程事实，并认为岩体破损劣化过程是岩体力学参数降低的过程，提出考虑高地应力硬岩地层中开挖扰动下围岩劣化的硬岩本构模型。该模型的

2、应力–应变关系具有明显的线弹性段、应力跌落段和塑性流动段，其后继屈服面具有随等效塑性应变发生形状和面积改变的特点，可以实现岩体累积损伤过程中力学参数(弹性模量E、黏聚力c、内摩擦角ϕ)3D动态劣化，并可以与目前较广泛使用的岩土工程软件FLAC相结合。室内花岗岩三轴压缩试验曲线的拟合和锦屏二级水电站厂房探洞开挖破损区的模拟验证，都说明该模型的正确性和可推广性。关键词：岩石力学；弹脆塑性；围岩劣化；参数动态更新；高地应力；本构模型中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)01–0144–09

3、STUDYONCONSTITUTIVEMODELOFHARDROCKCONSIDERINGSURROUNDINGROCKDETERIORATIONUNDERHIGHGEOSTRESSESJIANGQuan，FENGXiating，CHENGuoqing(StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，C

4、hina)Abstract：Inthepracticeoftunnelinginhardrockstratumunderhighgeostress，mostly，twophenomenacanbeobserved：(1)therockhastheactivityofbrittlebreakageinducedbytheunloading；and(2)theparametersofsurroundingrockintheexcavationdamagezone(EDZ)havechanged，includingelast

5、icmodulusE，cohesioncandfrictionangleϕ.Therefore，arockmassdeteriorationmodel(RDM)ispresented.TheRDMtakesthedamageofrockasaprocessofpropagationofmicrocracks.Itmeansthatthemicrocracksleadtothereductionindeformationmodulusandcohesionandtheincreaseoffrictionangleinth

6、eEDZ.TherelationshipbetweenmechanicalparametersanddamagedegreerepresentedbygeneralplasticstrainofEDZisestablished.Then，themodeldefinesanequationwhichisthefunctionofgeneralplasticstraintorulethechangetrendofparameters.It3DisimplementedbyintegratingwiththeFLAC.The

7、modelhasthreebasiccharacters，i.e.thestress-straincurveiscomposedoflinearelasticpart，stressfallingpartandplasticflowpart；thesubsequentyieldsurfacecanchangeitsshapeandareaalongwithaccumulationofgeneralplasticstrain；andthemechanicalparametersareupdatedwiththedeteri

8、oratingofsurroundingrockinEDZ.Thismodelisverifiedbyfittingstress-straincurveofgraniteintriaxialcompressiontestandmodelingexperimentaltunnelatJinpingIIHydropowerStatio