基于二阶损伤张量的节理岩体各向异性屈服准则

摘要

为了在节理岩体的本构关系中反映岩体几何特征的影响,采用一个二阶损伤张量,将岩体各方向截面的连通率表示为其截面法向的连续函数.根据连通率将完整岩体与完全裂隙的内摩擦系数与粘聚力加权平均得到节理岩体的各向异性抗剪材料参数,从岩体的面抗剪强度准则(莫尔-库仑条件)出发,建立了各向异性节理岩体的抗剪屈服准则隐式表达式.在主应力轴空间内,将损伤张量分解为各向同性部分和偏量部分,以损伤张量为各向同性时的临界屈服面单位法向量和显式屈服准则的解为基础,导出了一般情况下具有一阶精度的临界屈服面单位法向量的解,相应的显式各向异性屈服准则表达式为主应力的二次式,其系数是损伤张量的函数.研究了二阶损伤张量的6个独立参量:3个主值及其主轴与主应力轴的Euler角对岩体屈服各向异性的影响.针对6个参量取值的几种代表性情况,分别采用隐式屈服准则和具有一阶精度的显式屈服准则计算出屈服应力,绘出了偏平面和子午面内岩体屈服曲线的形状.研究表明,提出的节理岩体各向异性显式屈服准则具有很高的精度.