含贯通-非贯通交叉节理岩体等效弹性模型及强度特性

基于等效弹性模型的方法,构建综合考虑含贯通—非贯通交叉节理岩体宏细观缺陷的复合损伤模型。首先,将贯通节理部分看成一定厚度的独立材料,其主要产生闭合变形及沿节理面的剪切变形,其储存弹性应变能及剪切应变能;其次,基于断裂力学及应变能理论相结合,将交叉节理中的非贯通节理岩体部分看成岩体内部宏观损伤,对节理尖端的应力强度因子进行了计算,推导得出了储存在非贯通节理中的应变能计算公式,并将岩体内部的细观损伤按Weibull分布描述,建立综合考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型;再次,对交叉节理岩体的强度准则进行了讨论,构建考虑交叉节理不同强度准则的等效弹性模型;最后,将计算结果与试验结果进行了比较分析,模型计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的合理性,同时讨论了贯通节理倾角、非贯通节理倾角对岩体峰值强度及破坏准则的影响,以及非贯通节理贯通率对初始损伤变量影响规律。

节理分布形式对交叉节理岩体动态力学特性与破坏模式影响研究

为揭示交叉节理对岩体动态强度及破坏模式的影响机制,对不同节理分布形式下含交叉节理岩体动态力学行为进行研究,考虑交叉节理夹角、贯通度、主节理贯通度及应变率等参数的影响,开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击试验,同时设置高速摄像实时记录试样破坏过程,分析交叉节理岩体动态力学特性、能量耗散、起裂‐破坏规律。研究结果表明:(1)随节理夹角、(主)节理贯通度增大,交叉节理岩体动态抗压强度与弹性模量呈下降趋势,且具有明显率相关性。(2)试样的主裂纹总沿主节理面产生,随贯通度增大由翼裂纹转变为翼裂纹和共面裂纹,不同节理分布形式起裂情况与连通方式有所差异,主要为3种破坏模式:沿加载方向的劈裂拉伸破坏、沿预制节理面的拉伸破坏、沿预制节理面的拉剪复合破坏。(3)随着主节理贯通度和夹角的增加,入射波波阵面节理面长度增加,可通过节理面的透射能降低,试样破损程度加剧导致耗散能骤增。