节理岩体剪切力学特性及裂纹扩展行为模拟研究

摘要

节理参数对节理剪切力学行为和破坏模式具有显著影响,是评估工程岩体强度和稳定性的重要因素。为探究不同节理参数下断续节理岩体的剪切力学特性及裂纹扩展贯通机理,基于零厚度黏聚力单元构建了断续节理岩体直剪模型,开展了不同节理开度、节理连通率及法向应力下断续节理剪切数值模拟,系统探讨了节理开度、节理连通率对其剪切行为的影响。研究表明:剪切应力-剪切位移曲线呈双峰值特征,峰值剪切应力随节理连通率的增加逐渐降低,随法向应力的增加逐渐升高;模型两侧岩桥是裂纹萌生的集中区域,节理开度较大的模型通常更早萌生裂纹,节理连通率较小的模型其裂纹趋向于形成多个孤立的裂纹段,不同法向应力下裂纹萌生时间、位置和扩展过程大致相同;裂纹增长与剪切应力存在良好的对应关系,累计裂纹数量随节理开度和法向应力的增加而增多、随节理连通率的增加而降低,拉伸裂纹广泛分布于岩桥及其附近区域,剪切裂纹主要集中在断续节理面附近。

关键词

断续节理岩体 / 节理开度 / 剪切行为 / 数值模拟 / 黏聚力单元