含结构面岩体试样单轴强度与变形特征

结构面是岩体区别于岩石材料的一大特征，其产状、迹长、密度等参数对岩体的力学性质有着重要影响。本文利用FLAC3D对含结构面岩体试样的单轴压缩特性进行了较为系统的数值模拟研究。文中建立了含不同组贯通性结构面的岩体试样模型和含不同倾角及迹长的非贯通结构面岩体试样模型，对每个试样进行单轴压缩试验的数值模拟，结构体和结构面均采用Mohr-Coulomb剪切和拉伸破坏准则。模拟中用编制的伺服控制程序通过调节加载速度，控制试样内最大不平衡力，研究含结构面试样单轴压缩情况下的变形、强度及破坏方式等特征。模拟结果显示，含1-3组贯通性结构面试样呈现各向异性特征，而含4组贯通性结构面试件呈现各向同性特征。随着贯通性结构面数量的增多，同尺寸试件的变形强度参数劣化。含单组非贯通性结构面试件，其单轴压缩模拟试验的应力-应变曲线峰值后出现应力降。基于Mohr-Coulomb抗剪强度准则和损伤理论所得的解析解与数值模拟结果所得的非贯通性结构面试件的单轴压缩强度不符，说明用抗剪强度准则与损伤理论刻画非贯通结构面试样的强度并不合理。随着非贯通性结构面贯通率的增大，试件的变形、强度参数劣化。含单组结构面试件的破坏方式可分为结构面控制破坏，结构面部分控制破坏和结构面不控制破坏3种类型，而随着结构面组数的增多，结构面控制试样破坏的概率增加。