岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 775-788.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0654
罗斌玉1, 2, 3,苏辕1,刘晓云1, 4,黄腾达1,肖枫亦1,刘兰心1,李鹏程3
LUO Bin-yu1, 2, 3, SU Yuan1, LIU Xiao-yun1, 4, HUANG Teng-da1, XIAO Feng-yi1, LIU Lan-xin1, LI Peng-cheng3
摘要: 研究岩石强度行为的岩层倾角−围压组合效应是揭示充填体约束缓倾斜矿柱强度行为的基础。采用数值模拟代替围压下的岩石倾斜加载试验,研究倾角−围压下岩石剪切破坏规律和强度特征。以红砂岩为研究对象,开展红砂岩单轴和剪切试验,获得红砂岩的基本力学参数。以校核过的红砂岩基本力学参数为基础,开展7种倾角6种围压组合的岩石倾斜加载数值模拟,获取倾角−围压下岩石剪切破坏规律和强度特征。结果显示,随着倾角的增大,剪切带与水平面的倾角越大,且围压越大,剪切带变厚;增大围压能有效降低倾角对岩石强度的影响。然后利用非常规应力圆表征极限状态下岩石应力状态的围压−倾角效应,随着倾角的增大非常规应力圆圆心偏离正应力轴的程度越大,揭示了应力路径的变化规律。基于Mohr-Coulomb强度理论,采用梯度下降算法,将7种倾角6个围压下应力圆上表示极限应力状态的“点”联系起来,求得7种倾角对应的7组强度包络线方程。采用多项式逼近方法,引入倾角维度,将7组“强度包络线”向“强度曲面”拓展,实现从“点”到“线”扩展到“面”的转变,构建包含倾角因素的岩石强度模型。研究结果对揭示矿柱等岩体工程强度的倾角−围压耦合效应具有重要科学意义。
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