多裂隙相互作用下岩体宏观力学参数的数值计算

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1、山东科技大学硕士毕业论文摘要裂隙岩体中通常包含大量尺度各异、分布复杂的结构面，由此决定了岩体在力学性质上的非线性、非均匀性、各向异性和非连续性等。岩体上述特性说明了岩体参数取值具有高度的复杂性，在实际工程分析中，_般需要抓住影响岩体变形与破坏的关键因素，通过特定的方法得到可以反映岩体力学性质的等效参数。岩体的物理力学参数通常是通过现场测试以及常规实验获得的，但是由于岩体构造形成的过程非常复杂，从而导致岩体内部存在着大量不同尺度的细观和微观的缺陷。现场测试以及常规实验往往不能真实大范围的反映岩体的宏观力学性质。并且现场测试及常规实验往往受到人力、物力、场地、资金、试件尺寸、不

2、能大量重复实验等诸多条件的限制，大大的影响了现场测试以及常规实验测量的准确度及方便性。本文基于大型有限元通用分析软件ANSYS，对三维情况下含有不同种类软弱结构面的裂隙岩体进行数值模拟。三维情况下通过模拟含有不同倾角多组平行裂隙、交叉裂隙和断续裂隙在不同围压下的受力情况，通过模拟得出个种情况下的应力应变曲线，通过对数据的分析对比计算，求出岩体的弹性模量、变形模量、内摩擦角和黏聚力等物理力学参数，并且得出岩体的强度特征、单轴抗压强度的尺寸效应、变形模量的尺寸效应，并得到了受力后的破坏模式等结果。为实际岩土工程建设中岩石参数的选取提供了一定的指导作用。数关键词：裂隙岩体；ANS

3、YS；数值模拟；尺寸效应；应力一应变曲线；岩石力学参AbstractABSTRACTManyjointswithvarianttracelengtharedistributedinjointedrockmassinacomplexmanner．Thejointsmadethemechanicalpropertiesofrocknonlinear，discontinuous，heterogeneousandanisotropic；andthusmadetherockmassmechanicalparameterscomplicatedanddifficulttoobtain．

4、Inpractice，theequivalentmechanicalparametersaredeterminedfromthemainfactorsthathavegreateffectonrockmassdeformationandfailurethroughsomescientificmethods．Thesemethodsgenerallyarein-situandlaboratorytests．However，owingtotheexistenceofabundantmicroandmacrodefaultsthatareformedduringtheintric

5、ateformationprocessoftherockmass，thesetestscouldhardlydepictitsmacroscopicphysical&mechanicalpropertiesinalargescaleandtheiraccuracyandaccessibilityisgreatlysubjecttoin—situconditions，labor，resources，specimensizes，finances，etc．Therefore，threedimensionalnumericalsimulationonrockmasswithdiff

6、erenttypesofweakstructureplaneisconductedusingthelarge—scaleFEMsoftwareANSYS．Specifically，rockmasswithsetsofparallelandcrossedfracturesindifferentdip—anglesaresimulatedundervariedconfiningpressure．Throughthesimulation，physicalandmechanicsparametersincludingdeformationmodulusarederived，stre

7、ngthcharacteristicsandsizeeffectondeformationmodulusanduniaxialcompressivestrengthareobserved，andotherresultssuchasfailuremodeinthree．axiscompressionetc．areobtainedaswell．Theseresultswouldprovidecertainreferenceforthedeterminationofrockparametersinpracticalgeo