基于RJM断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

摘要

裂隙结构的存在对于工程岩体的强度和稳定性具有重要影响,岩石宏观裂隙的产生源自于微破裂的积累.针对岩体裂隙的粗糙特性,通过Matlab建立考虑粗糙度的节理模型(Roughness Joint Model),采用简化的正弦曲线来表示粗糙节理,并将其导入到颗粒流试验模型中进行单轴压缩试验.对比完整岩体、直线型裂隙岩体、RJM岩体三者破坏的应力-应变曲线,改变裂隙倾角(与水平方向夹角)α,岩桥倾角β,裂隙密度γ,建立不同裂隙分布的断续节理岩体数值试样,开展一系列数值模拟试验.研究结果发现:(1)裂隙的存在明显降低了岩体的抗压强度,RJM模型峰值强度和峰值应变均高于直线型裂隙岩体;(2)岩体抗压强度总体上随裂隙倾角增大而增加,随裂隙密度增加而减小,但随岩桥倾角的改变呈非线性变化,岩桥倾角45°时峰值强度最低,峰值应变最小;(3)裂隙分布会影响岩体的破裂模式,微裂隙的扩展反映了岩体力学性质的各向异性;(4)不同倾角下增加裂隙密度,岩体强度下降程度不同,倾角75°时密度对强度影响最小,30°和60°时影响最大.