›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (9): 2505-2512.doi: 10.16285/j.rsm.2016.09.010

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于统计本构关系的岩体弹性模量特征及影响因素分析

包 含1, 2,伍法权2, 3,郗鹏程2   

  1. 1. 长安大学 公路学院,陕西 西安 710064;2. 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,北京 100029; 3. 绍兴文理学院 土木工程学院,浙江 绍兴 312000
  • 收稿日期:2015-08-25 出版日期:2016-09-12 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 伍法权,男,1955年生,博士,研究员,主要从事工程地质与岩体力学方面的研究工作。E-mail: wufaquan@mail.iggcas.ac.cn E-mail: baohangeo@163.com
  • 作者简介:包含,1988年生,博士,主要从事岩体工程地质问题方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(No.41030749);“十二五”国家科研支撑计划项目(No.2012BAK10B06-02)。

Analysis of characteristics and influencing factors of elastic modulus of jointed rock mass based on statistical constitutive relation

BAO Han1, 2, WU Fa-quan2, 3, XI Peng-cheng2   

  1. 1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710064, China; 2. Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 3. College of Civil Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China
  • Received:2015-08-25 Online:2016-09-12 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the Key Program of Natural Science Foundation of China (41030749) and the National Science and Technology Pillar Program during the 12th “Five-Year” Period (2012BAK10B06-02).

摘要: 结构面是影响岩体弹性模量的主要因素。基于岩体结构面参数统计,结合岩体应变能推导出的节理岩体本构关系,能够真实地反映岩体弹性模量的弱化和各向异性。在此基础上,以吉图珲铁路隧道围岩为例,研究了岩体弹性模量特征及影响因素。结果表明,该岩体弹性模量的弱化和各向异性程度随应力轴线与结构面法线的夹角而变化,并在夹角值为54.5°时达到最大;同时,岩体弹性模量的弱化与结构面内摩擦角和黏聚力成反相关,与结构面平均半径和密度呈正相关。当结构面半径超过3 m时,岩体弹性模量弱化趋于稳定。应力环境对弹性模量同样有影响,围压的增大,可使岩体弹性模量增大,同时减小了其各向异性和弱化的程度。当围压达到2.32 MPa时,各向异性及弱化现象消失。

关键词: 本构关系, 岩体弹性模量, 弱化, 各向异性, 影响因素

Abstract: Joint is the main factor influencing elastic modulus of rock mass. According to the statistics of joints parameters, a constitutive relation of jointed rock mass is deduced by combining with strain energy, which can reflect the weakening and anisotropy of elastic modulus. Then, the characteristics and influencing factors of elastic modulus of jointed rock mass are analyzed by using tunnel surrounding rock of Ji-Tu-Hui railway as an example. The results show that the weakening and anisotropy degree of elastic modulus vary with the angle between stress and structural plane normal, which can obtain the maximum value at the angle of 54.5°. Meanwhile, the weakening degree of elastic modulus is in negative correlation with the friction angle and cohesion of joints, but in positive correlation with the mean radius and density of joints. And when the mean radius is over 3 m, the elastic modulus tends to be stable. Confining pressure also has influences on the elastic modulus of rock mass. When confining pressure is increased, the value of elastic modulus increases, and weakening and anisotropy degree is decreased. When the confining pressure reaches 2.32 MPa, the weakening and anisotropy will disappear.

Key words: constitutive relation, elastic modulus of rock mass, weakening, anisotropy, influencing factors

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[1] 田云, 陈卫忠, 田洪铭, 赵明, 曾春涛. 考虑软岩强度时效弱化的缓冲层让压支护设计研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 237-245.
[2] 张小玲, 朱冬至, 许成顺, 杜修力, . 强度弱化条件下饱和砂土地基中桩−土 相互作用p-y曲线研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2252-2260.
[3] 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.
[4] 杨军, 魏庆龙, 王亚军, 高玉兵, 侯世林, 乔博文, . 切顶卸压无煤柱自成巷顶板变形 机制及控制对策研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 989-998.
[5] 徐杰, 周建, 罗凌晖, 余良贵, . 高岭-蒙脱混合黏土渗透各向异性模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 469-476.
[6] 范运辉, 朱其志, 倪涛, 张坤, 张振南, . 基于弹性张量离散化的脆延转变本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 181-188.
[7] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[8] 彭守建, 岳雨晴, 刘义鑫, 许江, . 不同成因结构面各向异性特征及其剪切力学特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3291-3299.
[9] 赵波, 张广清, 唐梅荣, 庄建满, 林灿坤, . 长期注水对致密砂岩油藏岩石力学 性质影响机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3344-3350.
[10] 陈永青, 文畅平, 方炫强, . 生物酶改良膨胀土的修正殷宗泽模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3515-3523.
[11] 尹黎阳, 唐朝生, 谢约翰, 吕超, 蒋宁俊, 施斌, . 微生物矿化作用改善岩土材料性能的影响因素[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2525-2546.
[12] 王震, 朱珍德, 陈会官, 朱姝, . 冻融作用下岩石力-热-水耦合本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2608-2616.
[13] 尹晓萌, 晏鄂川, 王鲁男, 陈 利, . 各向异性片岩的微观组构信息定量 提取与断面形貌特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2617-2627.
[14] 加瑞, 雷华阳, . 有明黏土各向异性固结特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2231-2238.
[15] 张坤勇, 臧振君, 李 威, 文德宝, Charkley Frederick Nai, . 土体三维卸荷弹塑性模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1313-1323.
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