工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用

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1、第&$卷第’期北方交通大学学报W/0)&$?/)’&""!年M月@Q+R?-SQT?QR*U6R?@E-Q*Q?V+?EW6RLE*X->2)&""!文章编号：!"""#!$"（%&""!）"’#""%(#"(工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用白明洲，王连俊，许兆义（北方交通大学土木建筑工程学院，北京!"""’’）摘要：借助于地质调查和简便易行的力学实验确定复杂岩体的力学参数是岩石力学积极探索与研究的方向之一，根据典型的岩体结构概化模型，模拟现场岩体力学实验可以达到简便易行和完成大批量试验的目的)本文使用

2、数值分析方法，模拟了节理—岩桥组合剪切实验过程，计算了岩体抗剪切破坏强度参数并应用于工程实践)关键词：工程岩体；抗剪强度参数；数值分析中图分类号：*+’$,)&文献标识码：-!""#$%&’$()(*+,-&.$)/+’.-)/’,0&.&1-’-.2(*3)/$)--.$)/4(%51&2267891-.$%&#!)H$2!"#$%&’()*+,，-"./0%1&(2,&，345*1+(6%（./00121/3.45406724711847297:-8;<4=1;=>81，?/8=<187@49/=

3、/72+74518A4=B，C14D472!"""’’，.<479）!62’.&%’：E=4A/71/3=<1A=>:B:481;=4/7A/38/;FG1;<974;A=/A=>:BG1;<974;H989G1=18A/3;/G#H01I8/;FG9AAJBG197A/321/0/2B4751A=429=4/797:<97:BG1;<974;90=1A=)-==<1A9G1=4G14=4AA4GH0197:9J01=/9;;/GH04A<9098217>GJ18/31IH184G17=A=/A4G>09=

4、11IH184G17=47A4=>JB7>#G184;90G1=;=>81G/:10)E7=<1H81A17=H9H18，A<198472=1A=/3D/47=#8/;F;/GJ479=4/74AA4G>09=1:JB7>G184;90G1=09=1:97:9HH041:479;=>9017247118472):-7;(.<2：172471184728/;FG9AA；A

5、<198472A=8172=G184;909790BA4A某大型地下洞室工程的围岩主要为闪云斜长花岗岩，现场调研结果表明，岩体中大量发育的结构面是短小、断续型节理，这些随机分布的节理控制了岩体的强度)通过现场大型岩体力学实验确定工程岩体的强度指标当然是最有效的手段，但现场大型实验往往数量有限)通过现场地质调查建立工程区岩体结构模型和进行以此为基础的模拟实验，并通过计算机模拟方法进行岩体力学特性研究，则能够达到简便易行和进行大量实验的目的)=数值方法与计算模型本文应用适用于求解非线

6、性、大变形问题的拉格朗日元法模拟工程岩体现场大型剪切实验的过程)拉格朗日元法源于流体力学［!］，研究每个流体质点随时间而变化的情况，在固体力学中，则是将研究区域划分成网格，网格的节点就相当于流体的质点，然后按时步用拉格朗日元法来研究网格节点的运动)拉格朗日元法与离散单元法类似，按时步采用动态松弛法求解，不需要形成刚度矩阵，不需要求解大型联立方程组，使得非线性问题的求解过程便于收敛)拉格朗日元法应用界面单元模拟岩土体沿某一弱面所产生的滑移与张开变形，通过坐标更新模拟大变形问题)收稿日期：&""!#"&#&&基

7、金项目：国家自然科学基金资助项目（$""’M"&&）作者简介：白明洲（!,%N—），男，河北承德人，博士后)-1&$#：GO

8、区岩体强度参数*根据实测数据，各个分区的节理连通率分别为"+,--、"*,)(、"*)()、"*)&(、"*!,’*可以看到，各个分区的节理连通率有较明显的差别，为便于对比研究，以具有较多实验结果的第二分区为例进行以岩体节理连通率研究为基础的模拟岩体剪切实验研究*计算中采用无厚度节理单元模拟节理面*根据工程区岩体节理连通率的实测结果，偏于安全考虑以连通率的最大值为基础，可以概化该大型地下洞室工程区第二围岩结构分区