岩石物理力学性质对断裂附近地应力场的影响_苏生瑞

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1、第22卷第3期岩石力学与工程学报22(3)：370～3772003年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2003*岩石物理力学性质对断裂附近地应力场的影响1，2134苏生瑞朱合华王士天StephanssonOve12(同济大学地下建筑与工程系上海200092)(长安大学地质工程系西安710054)34(成都理工大学环境与土木工程学院成都610059)(瑞典皇家工学院斯德哥尔摩10044)摘要应用离散元方法模拟研究了断裂两侧岩石的物理力学性质(包括岩石内摩擦角、弹性模量、泊松比、粘聚力等)对其附近地

2、应力场的影响。这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响，它们的改变均能使主应力方位和量值发生变化。而且，岩石物理力学性质的影响与断裂力学性质、边界条件等的影响是互相联系的。分别研究了单一断裂和复合断裂模型，在复合断裂模型中，断裂两侧岩石的弹性模量对应力变化的影响最大。关键词岩石力学，地应力场，断裂，岩石物理力学性质，离散单元法，数值模拟分类号O346.1文献标识码A文章编号1000-6915(2003)03-0370-08EFFECTOFPHYSICALANDMECHANICALPROPERTIESOFROCKSONSTRESSFIELDINTHEVICI

3、NITYOFFRACTURES1，2134SuShengrui，ZhuHehua，WangShitian，StephanssonOve1(DepartmentofGeotechnicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092China)2(DepartmentofGeologicalEngineering，Chang’anUniversity，Xi’an710054China)3(CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering，ChengduUniversityofTechnol

4、ogy，Chengdu610059China)4(SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering，RoyalInstituteofTechnology，Stockholm10044Sweden)AbstractInthispaper，bysystematicnumericalmodelingbythedistinctelementmethodwithUDECcode，theeffectofphysicalandmechanicalpropertiesofrocksincludinginternalfrictionangle，Yo

5、ung’smodulus，Poisson’sratio，andcohesiononstressfieldinthevicinityoffracturesareanalyzed.Itisshownthatthevariationofallofthesepropertiesmaycausethechangeofstressfieldsinthevicinityofafault.Meanwhile，theeffectofphysicalandmechanicalpropertiesofrocksco-existswiththatcausedbythechangeofm

6、echanicalpropertiesoffracturesandboundaryconditions.Inthemodeling，boththesinglefracturemodelandcompoundfracturemodelarestudiedrespectively.ItisfoundthattheYoung’smodulusofrockshasastronginfluenceonthevariationofrockstressesinthecaseofcompoundfracturemodel.Keywordsrockmechanics，rockst

7、ressfield，fractures，physicalandmechanicalpropertiesofrock，distinctelementmethod，numericalmodeling[1]定的影响，而且这种影响十分复杂。任何断裂都1引言有两个基本组成，即断层面和两侧的围岩。虽然断裂的运动是沿断层面发生的，但本质上是断层两侧国内外大量的地应力测量结果表明，断裂构造，岩体的相对运动。因此，断裂附近的应力场应该同不论其规模大小，都能对其附近的应力状态产生一时受到断裂本身和两侧的岩体的物理力学性质的影2001年8月20日收到初稿，2001年10月16日收到修

8、改稿。*高等学校博士学科