›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (7): 2085-2095.doi: 10.16285/j.rsm.2016.07.033

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

多尺度节理岩体力学特性的颗粒流分析

周 喻1,王 莉2,丁剑锋3,吴昊燕1   

  1. 1. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;2. 中电建路桥集团有限公司,北京 100048; 3. 山东黄金矿业(莱州)有限公司,山东 莱州261400
  • 收稿日期:2014-12-06 出版日期:2016-07-11 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:周喻,男,1985年生,博士,现任讲师,主要从事矿山岩石力学及数值计算方面的教学与研究工作
  • 基金资助:

    国家青年科学基金资助项目(No. 51504016);科技北京百名领军人才培养工程(No. Z151100000315014);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. FRF-TP-15-036A2)。

Particle flow code analysis of multi-scale jointed rock mass based upon equivalent rock mass technique

ZHOU Yu1,WANG Li2,DING Jian-feng3,WU Hao-yan1   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mine,University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. PowerChina Road Bridge Group Co., Ltd., Beijing 100048, China; 3. Shandong Gold Mining (Laizhou) Co., Ltd., Laizhou, Shandong 261400, China
  • Received:2014-12-06 Online:2016-07-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51504016), the Beijing Training Project for the Leading Talents in S & T (Z151100000315014) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (FRF-TP-15-036A2).

摘要: 以白云鄂博露天铁矿东矿岩质高边坡为工程背景,结合现场地质调查、室内岩石和节理力学试验等数据,采用等效岩体技术,构建能充分反映节理分布特征的实验室、现场原位试验和工程尺度等多尺度等效岩体模型。通过对各类等效岩体模型进行单轴压缩试验,研究岩体单轴抗压强度、弹性模量等力学特性的尺寸效应和各向异性。研究表明:节理的存在使岩体表现出尺寸效应和各向异性,且随着尺寸的增大,这种特性基本呈逐渐减弱的趋势;研究区域岩体的表征单元体积、单轴抗压强度和弹性模量分别为20 m×10 m×10 m、1.46 MPa和3.91 GPa;岩体单轴抗压强度、弹性模量与轴向尺寸的关系,近似符合渐进式指数函数关系,且该函数能直观地给出工程尺度岩体的力学特性。

关键词: 等效岩体技术, 节理, 岩体, 颗粒流, PFC, 力学特性

Abstract: Based on the in-situ observations of a high-steep rock slope in Baiyun Ebo eastern open-pit iron mine, and the data of mechanical properties of rocks and joints, an equivalent rock mass (ERM) model is developed to describe the joint distribution characteristics at multi scales from laboratory tests, in-situ tests to engineering applications. Uniaxial compression tests are conducted on rock mass ERM models to investigate the scale effect and anisotropic properties of uniaxial compressive strength and elastic modulus. The results show that the existence of joints results in the size effect and anisotropic behaviour of rock mass, and these properties tend to gradually weaken with the increase of rock block size. The representative elementary volume, uniaxial compressive strength and elastic modulus of rock mass in the selected research area are 20 m×10 m×10 m, 1.46 MPa and 3.91 GPa, respectively. The relation between uniaxial compressive strength, elastic modulus and the axial size of rock mass is approximately a gradual exponential function which can directly represent mechanical parameters of rock mass.

Key words: equivalent rock mass technique, joint, rock mass, particle flow, PFC, mechanical properties

中图分类号: 

  • TU 441

[1] 王珂, 盛金昌, 郜会彩, 田晓丹, 詹美礼, 罗玉龙, . 应力−渗流侵蚀耦合作用下粗糙裂隙渗流特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 30-40.
[2] 李利平, 朱宇泽, 周宗青, 石少帅, 陈雨雪, 屠文锋. 隧道突涌水灾害防突厚度计算方法及适用性评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 41-50.
[3] 陈庆发, 杨承业, 尹庭昌, 王宇, . 金属矿山矿块单元结构体组合关系研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 74-82.
[4] 郤保平, 吴阳春, 王帅, 熊贵明, 赵阳升, . 热冲击作用下花岗岩力学特性及其随冷却温度 演变规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 83-94.
[5] 杨钊, 乔春生, 陈松. 基于蒙特卡罗法的岩体变形模量统计 特征及参数权重分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 271-278.
[6] 卞康, 陈彦安, 刘建, 崔德山, 李一冉, 梁文迪, 韩啸. 不同吸水时间下页岩卸荷破坏特征的 颗粒离散元研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 355-367.
[7] 高玮, 胡承杰, 贺天阳, 陈新, 周聪, 崔爽, . 基于统计强度理论的破裂岩体本构模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2179-2188.
[8] 黄巍, 肖维民, 田梦婷, 张林浩, . 不规则柱状节理岩体力学特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2349-2359.
[9] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[10] 潘锐, 程桦, 王雷, 王凤云, 蔡毅, 曹广勇, 张朋, 张皓杰, . 巷道浅层破碎围岩锚注加固承载特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1887-1898.
[11] 洪陈杰, 黄曼, 夏才初, 罗战友, 杜时贵, . 岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2098-2109.
[12] 夏才初, 王岳嵩, 郑金龙, 吕志涛. 裂隙岩体不均匀冻胀性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1161-1168.
[13] 张茂础, 盛谦, 崔臻, 马亚丽娜, 周光新. 岩石材料抗拉强度与劈裂节理面形貌的 加载速率效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1169-1178.
[14] 王凯兴, 窦林名, 潘一山, OPARIN V N . 块系岩体非协调动力响应特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1227-1234.
[15] 杨静熙, 黄书岭, 刘忠绪. 锦屏一级水电站工程岩体对穿声波与单孔声波 关联性探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1347-1356.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!