裂隙岩体变形模量尺寸效应研究Ⅰ：有限元法

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (5): 1538-1545.

裂隙岩体变形模量尺寸效应研究Ⅰ：有限元法

杨建平，陈卫忠，戴永浩

中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室，武汉 430071

收稿日期:2010-03-24 出版日期:2011-05-10 发布日期:2011-09-23
作者简介:杨建平，男，1982年生，博士，助理研究员，主要从事隧道及地下工程方面的研究工作
基金资助:
国家自然科学基金重大国际合作项目（No. 50720135906）；国家自然科学基金（No. 51004097）；国家重点基础研究发展规划（973）项目（No. 2009CB724603）

Study of scale effect of deformation modulus of fractured rock mass — partⅠ: Finite element method

YANG Jian-ping, CHEN Wei-zhong, DAI Yong-hao

State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2010-03-24 Online:2011-05-10 Published:2011-09-23

摘要/Abstract

摘要： 通过对裂隙交叉和非贯通裂隙进行的网格剖分研究，建立了随机裂隙岩体网格生成方法，并编制了裂隙岩体有限元网格自动生成程序。根据锦屏电站辅助洞白山组大理岩裂隙分布调查结果，用蒙特卡洛法生成随机裂隙网络，进行了岩石-裂隙二元岩体网格自动剖分，将试验室获得的岩石和裂隙的力学参数分别赋予岩体模型中的岩石和裂隙，通过有限元方法研究了裂隙岩体等效变形模量的尺寸效应和各向异性。尺寸效应研究结果表明，所研究的裂隙岩体的等效变形模量表征单元体REV为8 m；各向异性研究结果表明，在REV尺寸下，所研究的裂隙岩体各个方向变形模量可以通过柔度张量进行拟合，且张量拟合误差不超过8%

关键词: 裂隙岩体, 变形模量, 尺寸效应, 各向异性, 数值法

Abstract: In order to study the elastic properties of rock mass using the finite element method (FEM) approach, a reasonable rock mass meshing method is proposed, especially the way in dealing with fracture intersections and end regions; and a Fortran program is developed to generate mesh of rock mass automatically. Based on field investigation results of fracture distribution in Jinping hydropower station, a random fracture network is generated by Monte Carlo method; and the mesh of the generated fractured rock mass is created automatically by the Fortran program. Using the parameters obtained by laboratory tests on rock blocks and artificial fractures, a series of numerical simulations of mechanical deformation of the fractured rock mass at different scales and directions are conducted based on the established FEM model. The results show that the REV of deformation modulus of the rock mass is 8 m. Furthermore, the elastic compliance tensor of the fractured rock mass at REV is studied, and error of the tensor characteristic evaluation is less than 8%

Key words: fractured rock mass, deformation modulus, scale effect, anisotropy, numerical method

中图分类号:

TU 45

杨建平，陈卫忠，戴永浩. 裂隙岩体变形模量尺寸效应研究Ⅰ：有限元法[J]. , 2011, 32(5): 1538-1545.

YANG Jian-ping, CHEN Wei-zhong, DAI Yong-hao. Study of scale effect of deformation modulus of fractured rock mass — partⅠ: Finite element method[J]. , 2011, 32(5): 1538-1545.

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