不同充填强度节理岩体各向异性力学特性试验研究

摘要

节理岩体是由岩块和结构面共同组成的复杂岩体结构，其力学特性通常对岩体稳定性和变形有重要影响。由于不同规模、不同产状、不同填充材料等特性结构面的存在，使节理岩体在变形、强度、破坏模式等方面表现出显著的各向异性特性。为了研究不同充填强度节理岩体的各向异性力学特性，本文主要采用室内试验和数值模拟方法开展了充填节理岩体各向异性力学特性。主要研究内容及结论有以下几点：
　　(1)采用水泥砂衆模拟贯通充填节理试样，节理倾角设计为7个角度，即0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，充填节理设计为3种不同强度材料，即水泥砂浆、树脂、石膏，通过单轴压缩试验研究充填节理试件的各向异性力学特性，分析充填节理对其变形、强度及破坏模式的影响规律。研究表明：①含有节理的岩体，其抗压强度均不会超过无节理的完整岩体岩样的强度。②相同充填材料下，节理岩样的单轴抗压强度随节理倾角的增大呈先降低后升高的趋势，大致呈U型；在节理倾角为60°左右时，岩样的参数均为最低。③相同节理倾角下，岩样单轴抗压强度和弹性模量随充填体强度的增加有增加的趋势。④节理试件分为两种破坏模式，即轴向劈裂破坏和沿节理面滑动破坏。
　　(2)基于FLAC3D数值模拟技术，采用摩尔-库伦本构模型模拟充填节理岩体的单轴压缩试验，在室内试验研究的基础上，验证并进一步分析充填节理的轴向和横向变形、强度、破坏过程及模式。研究表明：数值模拟计算值与室内试验值所得的规律一致。
　　(3)通过室内试验和数值模拟的研究成果，考虑了充填节理岩体对力学参数的影响，对两河口水电站某节理边坡进行了稳定性分析，计算结果表明：由于充填节理岩体的力学性能低，开挖无支护后会导致节理面上方岩体整体沿主控节理面产生剪切滑移失稳，若采用高强度锚索支护则可使其稳定。

目录

声明

引言

1 绪论

1 .1国内外研究现状

1. 2 研究内容及研究技术路线

2 试验方案及方法

2 .1 模型材料和试件制备

2 .2试验设备和步骤

2 .3本章小结

3 .1应力应变曲线

3 .2试验结果

3 .3本章小结

4 .1计算软件概述

4 .2数值模拟研究

4 .3试验与数值模拟抗压强度对比

4 .4本章小节

5 .1工程概况

5 .2边坡稳定性分析模型及参数

5 .3数值模拟结果分析

5 .4本章小结

6 .1结论

6 .2展望

参考文献

后记

附录A: 攻读硕士学位期间发表的部分学术论著