粗糙节理剪切性质的颗粒流数值模拟_夏才初

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1、第31卷第8期岩石力学与工程学报Vol.31No.82012年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2012粗糙节理剪切性质的颗粒流数值模拟1，21，21，234夏才初，宋英龙，唐志成，宋英杰，寿辰(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；2.同济大学地下建筑与工程系，上海200092；3.中国恩菲工程技术有限公司，北京100038；4.东南大学土木工程学院，江苏南京211189)2D摘要：在二维颗粒流程序PFC中生成粗糙节理剖面并模拟其剪切性质。通过数值直剪试验，从细观角度观察节理的宏观破坏过程。作

2、为模型试验的一种补充，可以观测到粗糙表面微凸体的剪切破坏及微裂隙发育的情况。宏观剪切区域的产生主要是由细观剪裂纹的累积形成的，剪切破坏区域集中在爬坡效应显著的位置，即剪切应力集中的区域，剪切过程中形成的剪裂纹的数量在出现剪切峰值应力后显著增加，此时粗糙节理面的破坏最为显著。2D颗粒流数值试验能较好地再现模型试验的结果，采用PFC数值试验能部分替代真实岩石试样的模型试验，将其作为一种预测真实岩石节理抗剪强度的手段，从而解决天然粗糙节理形貌难以重复的问题。2D关键词：岩石力学；节理；抗剪强度；剪切破坏；二维颗粒流程序(PFC)中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915

3、(2012)08–1545–08PARTICLEFLOWNUMERICALSIMULATIONFORSHEARBEHAVIOROFROUGHJOINTS1，21，21，234XIACaichu，SONGYinglong，TANGZhicheng，SONGYingjie，SHOUChen(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2.DepartmentofGeotechnicalEngineering

4、，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；3.ChinaEnfiEngineeringCorporation，Beijing100038，China；4.SchoolofCivilEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing，Jiangsu211189，China)2DAbstract：RealroughjointsprofilehasbeenrebuiltbyPFC(particleflowcodein2dimensions)successfully，2DandaseriesofPFCnumericalsimul

5、ationdirectsheartestshavebeendonetoobtainitsshearbehavior.Wecan2DobservethefailureprocessfromtheviewpointofmesomechanicsthroughPFC.Thedamageprocessofasperitiesonroughsurfaceandthecorrespondingmicro-fracturedevelopmentcanalsobemonitoredinthenumericaldirectsheartestsandthesecanbetreatedasasupplem

6、entofmodeltests.Macroscopicdeformationofthesampleisformedbytheaccumulationofmesoscopicshearcracks；andtheshearfailureareaofrockmassmainlygrowsontheclimbingslopeofjoint，whereistheshearstressfocusareaaswell.Asthepeakshearstressappears，thenumberofshearcracksisincreasingquickly，whenthefailureofrough

7、rockjointismostsignificant.Accordingtothenumericaltests，theresultsbetweenmodeltestsandnumericaltestsfitwell；sorealrock-joint2DmodeltestscanbepartlyreplacedbyPFCnumericaltests，whichcanbecomeawayforforecastingtheshearstrengthofrealr