粗糙节理面岩石剪切特性颗粒流数值模拟

应用分形几何原理,通过SynFrac软件生成具有不同分形维数和标准差的节理面,利用PFC2D调用生成的节理面形成具有不同粗糙类型的节理岩石模型。通过FISH语言编写直剪数值模拟代码,进行直剪模拟试验,研究在不同法向应力下具有不同分形维数和标准差的节理岩石的宏细观剪切力学行为。研究发现,数值计算结果表现出类似于真实节理的宏观力学行为,峰值剪切强度与法向应力成正相关的关系,即峰值剪切强度随着法向应力的增加而增加;分形维数与峰值剪切强度之间成开口向上的抛物线关系,当分形维数D大于1.757~1.945时,峰值剪切强度随着分形维数的增大而增大,反之,峰值剪切强度随着分形维数的增大而减小;峰值剪切强度与法向应力和坡度均方根Z间存在相关性。由此提出了考虑节理粗糙度等影响因素的抗剪强度预测公式。