柱狀節(jié)理巖體的相似材料模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖體是一種具有不連續(xù)性、非均質(zhì)性、各向異性和非線性的天然地質(zhì)體，內(nèi)部富含微裂紋、孔隙、節(jié)理、斷層等不連續(xù)面，這些不連續(xù)面對(duì)巖體的應(yīng)力空間分布和破壞模式有著重要的影響;其中，柱狀節(jié)理巖體內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)育異常，其力學(xué)性質(zhì)尤為特殊?，F(xiàn)今，西南許多水電站揭露出大量柱狀節(jié)理巖體，開挖時(shí)極易發(fā)生松弛和開裂，柱狀節(jié)理巖體的工程力學(xué)性質(zhì)越來(lái)越受到水利工程的重視。本文基于室內(nèi)相似材料模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法相結(jié)合來(lái)研究柱狀節(jié)理巖體的的破壞機(jī)理、變形強(qiáng)度特性

2、及力學(xué)參數(shù)等。本文的內(nèi)容主要集中在如下的幾個(gè)方面:
　　(1)根據(jù)相似原理理論與柱狀節(jié)理玄武巖結(jié)構(gòu)特征和力學(xué)性質(zhì)，推導(dǎo)出模型試驗(yàn)的各參數(shù)相似比?；谙嗨撇牧系难芯楷F(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的相似材料來(lái)模擬玄武巖脆性巖石。制定配比方案，經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試，選擇出一種與玄武巖的物理力學(xué)參數(shù)接近的最佳配比，為后續(xù)制作節(jié)理模型試件。
　　(2)制作無(wú)柱狀節(jié)理、不同柱體形狀、不同節(jié)理傾角的尺寸為100mm×100mm×100mm的模型試件，

3、對(duì)其進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，分析柱狀節(jié)理、柱體形狀、節(jié)理傾角對(duì)試件力學(xué)性質(zhì)的影響。總結(jié)出柱狀節(jié)理試件的變形、強(qiáng)度、破壞機(jī)制、節(jié)理破壞形式等規(guī)律。
　　(3)利用離散元3DEC軟件對(duì)不同節(jié)理傾角的相似材料模型試件進(jìn)行單軸壓縮數(shù)值模擬，并與模型試驗(yàn)的變形、強(qiáng)度、破壞模式、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)論，并總結(jié)柱狀節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)規(guī)律。
　　(4)采用非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法的數(shù)值計(jì)算分析，以白鶴灘水電站導(dǎo)流洞為工程實(shí)例，