不同接触状态下粗糙节理剪切强度性质的颗粒流数值模拟和试验验证-论文.pdf

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1、第32卷第10期岩石力学与工程学报VO1．32N0．1O2013年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct．，2013不同接触状态下粗糙节理剪切强度性质的颗粒流数值模拟和试验验证宋英龙，夏才初，唐志成一，宋英杰(1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002；3．武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072；4．中国恩菲工程技术有限公司能源环境事业部，北京100038)摘要：节理表面形貌和接

2、触状态对节理剪切力学性质有重要的影响。用砂浆材料的单轴压缩试验和光滑节理直剪试验得到材料和光滑节理的宏观力学性质参数，对颗粒流数值模拟的节理细观力学性质参数进行标定。用颗粒流离散元数值软件(PVC。)构建人工粗糙节理表面形貌，对不同表面形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质进行颗粒流直剪数值模拟试验，获得其峰值剪切强度。同时进行人工材料节理直剪试验，与颗粒流直剪数值模拟试验结果进行对比分析，数值试验与直剪试验结果吻合较好，验证了颗粒流直剪数值模拟试验与直剪试验具有同等的精度，可以作为各种表面形貌

3、的节理在不同法向应力水平下抗剪强度研究的一种补充方法，以解决节理直剪试验中表面形貌损失对其剪切强度的影响，也可以在少量节理直剪试验的基础上，预估相同形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质，同时还可以在现场测定不同粗糙度的节理表面形貌，预估其在不同接触状态、不同法向应力下的剪切力学性质。从而解决节理直剪试验中在相同形貌节理试件取样和制备困难的问题，且具有经济、方便、快捷、可重复性强等特点。关键词：岩石力学；节理；表面形貌；直剪试验；颗粒流；接触状态；峰值抗剪强度中圈分类号：Tu45文献标识码：A文

4、章编号；1000—6915(2013)10—2028—08NUNIERICALSIMULTIoNANDTESTVALIDrIoNFoRDIRECTSHEARPRoPERTIESoFRoUGHJoINTSUNDERDIFFERENTCoNTACTSTESSONGYinglong，XIACaichu2，TANGZhicheng，3SONGYingiief1．DepartmentofGeotechnicalEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai200092，China；

5、2．CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ChinaThreeGorgesUniversity，Hehang，Hubei443002，China；3．SchoolofCivilandArchitecturalEngineering，WuhanUniversity，Wuhan，Hubei430072，China；4．DepartmentofEnergyandEnvironmentEngineering，ChinaEnfiEngineeringCorpora

6、tion，Beijing100038，China)Abstract：TheshearbehaviorofrockointiSmainlyinfluencedbyitsmorphologyandcontactstates．Themacro—parametersofthemodelmaterialaredeterminedbyuniaxialcompressivetestsformortarmaterialsamplesanddirectsheartestsofsmoothioints．Themeso

7、．parametersusedinparticleflowcodein2dimensions(PFC)simulationarecalibratedbyitsmacro—mechanicalbehaviors．RealroughiointsmodelhasbeenrebuiltbyPFCsuccessfully．AndaseriesofPFCnumericaldirectsheartestshavebeendoneforiointsunderdiferentmorphologiesandconta

8、ctstates，andthepeakshearstrengthiSgot．DirectsheartestofartificialrockjointsiSusedtochecktheaccuracyoftheresultsbynumericaltests．Theresultsofnumericaltestsfitwel1withthephysicalexperimentaltests．Numericaltestcanbeusedasasupplementarymethodtoest