基于变形元件的节理岩体压缩损伤本构模型

摘要

为研究节理岩体在压缩荷载作用下的力学响应,基于岩体结构力学观点,把节理岩体在压缩荷载作用下的变形视为岩块变形与节理面变形的叠加,分别采用基于统计损伤模型的弹性损伤变形元件和考虑节理面闭合及滑动的变形元件计算岩块和节理面在压缩荷载作用下的变形,进而建立相应的节理岩体压缩损伤本构模型.并利用该模型讨论节理面弹性模量、最大闭合应变及剪切刚度等对计算结果的影响规律.最后利用该模型对含单条贯通节理的岩体在压缩荷载作用下的应力-应变曲线进行分析计算.研究结果表明:对于可能沿节理面发生剪切滑移的岩体而言,节理面剪切刚度对计算结果的影响最为显著.对本算例而言节理岩体的峰值强度仅为完整岩体的51.5％,反映节理对岩体强度的弱化效应.同时利用该模型得出岩体强度随节理倾角呈现出抛物线变化规律,即当节理倾角在50°～60°之间时,岩体强度最低,该结论与目前的理论及试验研究结果相吻合,从而说明该模型的合理性.