基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究

摘要

岩土工程中,岩体力学特性研究是确定其强度参数的重要内容,但岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义.本文在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行了剪切破坏特征分析,并进行了室内模型试验,对数值分析与模型试验的结果进行了细致的对比,验证了动力显式分析方法对岩体结构面剪切破坏特性试验模拟的可靠性.通过研究可知,在一定的正应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长不断地扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展;对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中远离剪切速度的是施加侧,在剪切峰值之后,随着结构面的磨平再造,应力分布趋于均匀;随着正应力的不断增大,由结构面爬坡角引起的爬坡剪胀效应逐渐减小,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为不爬坡的直接剪断锯齿破坏,这时结构面抗剪强度应为岩体中岩块抗剪强度.