压剪条件下岩体剪切力研究

处理模块 ， 求解模块 、 后处理模块． 由于在 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 。 中建 模的限制， 本文采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件建模． 所建模型的尺寸为 １ ｍ×１ Ｉ ｌ ｌ ×ｌ ｎ ｌ ， 节理 的厚度 为０ ． ０ ５ ｍ， 节理的起伏角为 ４ ５ 。 ， 节理布置在模型的正 中间 ， 模 型 的具 体 尺寸及 节理 的布 置 ， 如图 １ ．
（ 湖南科技大学 能源与安全工程学院 ， 湖南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ；
湖南科 技大学 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室 ， 湖南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ）
摘
要： 通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件 ， 建立包含 节理 厚度为 ０ ． ０ ５ ｍ， 起伏角 为 ４ ５ 。 的规则 节理 岩体 ， 并在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件 中划分 网格． 将所建
了岩石压 剪性 断裂 判 据 ， 并 提 出该 判 据 在 工 程地 质 领
域 中 的应 用 ．
或追踪岩体内部薄弱部位剪断 ， 也有可能是几组 结构
面变形 兼 而有 之 ． 由 于大 型 的岩 体 工 程 进 行原 位 试 验 存 在 一定 的 困难 ， 因此 对 于岩 体 剪 切 试 验 多 数采 用 物 理 和 数值模 拟 实验 方法 ． 结合 断裂 力学 ， 岩 石 的压 剪 断 裂 和 岩石 的拉 剪 断 裂 在破 坏机 理 和强 度 特 征有 明显 的 区别 ｊ ． 周 家 卫 等 提 出了基 于破 坏准 则 的 岩石 压剪 断 裂 判 据 Ｊ ． 赵 延 林
１ 模 型建模及加 载
１ ． １ 建 立模 型
建模 软 件采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ， Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件 是 融合 结 构力
桑叶状 ， 其内部岩石晶粒碎裂 ， 形 成多条裂纹 ． 王桂 尧等通过压剪实验得到 ： 莫尔 一 库伦准则 中的内聚力
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ４—２ ６
本 文采 用 Ｆ Ｉ ＡＣ 对 节理 厚度 为 ０ ． ０ ５ ｍ， 节理 面起
伏 角为 ４ ５ 。 的规则岩体模 型进行压剪数值模 拟实验 ， 通过 在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中建立模 型并 划 分 网格 ， 通过 加 载得 到
不 同法 向压力 和不 同剪切 素 的情况下 岩体 抗剪 强度 大 小， 分 析其 法 向压力 及 剪切 速 率 对 规则 节理 岩 体 抗 剪
中 图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ４— ５ ８ ７ ６ （ ２ ０ ｌ ３ ） ０ ３一 ｏ ０ ５ ３一 ｏ ４
剪切是许多岩体工程尤其是边坡工程中最为常见 的一 种破 坏 形式 ， 例 如 坝 基底 部 剪 滑 、 边坡 失 稳 、 巷 道
为０ ． ０ ５ ＭＰ ａ ．
模 型导入 Ｆ Ｌ Ａ Ｇ Ｄ 数值模 拟软件 ， 对该节理岩体进行不 同法 向压 力和不 同剪切速率加载条件下 的数值模拟 实验． 共 得到 了６ ４组不 同
压剪条件 下岩体的剪切应力 ， 分 析 了相 同法 向应力情况 下， 剪切速 率对剪切应力 的影 响， 及 相 同剪切 速率 ， 不 同法向应力对 剪切应 力 的影 响趋势． 同时， 对不 同剪切速率情况 下， 岩体 的法 向应 力和 剪切 应力之 间的关 系进行线性拟合 ， 拟台结果表 明： 不 同剪切速 率 情况下 ， 岩体对应 的库伦准 则存在 一定的差异性． 关键词 ： 法 向压力 ； 剪切速 率； 剪切应力
第２ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ３年 ９月
矿 业工 程研 究
Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｖ ｏ Ｉ ． ２ ８ Ｎｏ ． ３
Ｓ ｅ ｐｔ ．２ ０１ ３
压 剪 条 件 下 岩 体 剪 切 力 研 究
王敏 ， 万文 ， 赵 延林 ， 钟应伟
强 度的影 响．
等通过双轴压缩条件下的类岩石裂纹的压剪流变断裂 实验 ， 证 明 了类 岩 石裂 纹 流 变 断 裂 现 象 的 存 在 Ｊ 岩
石 在破 裂过 程 中 的声 发射 特 性 与所受 的 载荷 和破 裂 的
Байду номын сангаас
进展有关． 陈枫等揭示 了岩石在压剪加载不 同阶段 的
波 频谱 特性 与岩 石初 始非 线 性 、 线 性 响应 和 临 界 裂 纹 扩 展之 间 的 相 关 关 系 Ｌ ４ 』 ． 周 群 力 等 通 过 白光 散 斑 、 光 弹 贴片测 试 及切 片镜 检 ， 查 明 了 改微 裂 区呈 不 对 称 的
学、 热力学 、 流体力学 、 电磁学、 声学于一体的大型通用 有限元商用分析软件 ， 该软件主要包括３ 个模块 ： 前
基金项目 ： 国家 自然科学 基金 资助项 目（ ５ １ １ ７ ４ ０ ８ ８ ； ５ １ ２ ７ ４ ０ ９ ７ ） ； ２ ０ １ ２年湖南科技大学研 究生创新基金资助项 目（ Ｓ １ ２ ０ ０ ０ １ ） 通信作者： 万文（ １ ９ ６ ８ 一） ， 男， 湖南衡 阳人 ， 博士， 教授， 研究 方向 ： 岩石 力学． Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｗ ａ ｎ ｗ ｅ ｎ ６ ８ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｎ ｉ ５ ３
拱 肩 失稳 等 ． 实 际岩体 变形 有 可能是 单 因素 的 ， 如 沿着 某 一 组结 构 面剪切 滑 移 、 追 踪 某 一 组 结 构 面 剪 切滑移
和 内摩擦 系数是取决于正应力大小 的函数， 只有当正 应力在某一定范围内变化时， 岩石的强度准则才近似 服从线性关系 Ｊ ． 刘冬梅等将实时激光全息干涉光路 布置与岩石力学压剪加载装置组成 的的光学 一 力学最 优 匹配测 量 系统 ， 捕 捉压 剪 作用 下 花 岗岩 岩 样 的压 剪 耦合破坏全过程的实时全息干涉图 ］ ． 潘别 桐等提 出