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第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究进展 2

1.2.1 裂隙岩体结构模型研究 2

1.2.2 结构面力学特性研究 3

1.2.3 裂隙岩体力学参数研究 4

1.2.4 裂隙岩体稳定性研究 7

1.3 主要研究内容 8

第2章 裂隙岩体三维结构模型研究 10

2.1 概述 10

2.2 三维结构面网络建模流程 11

2.2.1 研究区工程地质条件调查和结构面数据采集 12

2.2.2 岩体结构统计均质区的划分 12

2.2.3 结构面优势组的划分和结构面产状模型的建立 13

2.2.4 结构面迹长和三维尺寸模型的建立 13

2.2.5 结构面间距模型的建立和结构面密度的求解 13

2.2.6 初始三维结构面网络模型的建立 13

2.2.7 基于实测数据对结构面网络模型进行验证和调整 14

2.3 结构面张量理论 14

2.4 工程实例 15

2.4.1 工程地质概况 15

2.4.2 三维结构面网络模型的建立和验证 17

2.4.3 结构面张量研究 29

第3章 结构面力学特性研究 32

3.1 概述 32

3.2 基于PFC颗粒流数值试验的结构面力学特性研究 32

3.2.1 数值试验模型的建立及边界条件 32

3.2.2 同性结构面剪切力学特性 35

3.2.3 异性结构面剪切力学特性 37

3.2.4 异性结构面剪切破坏过程研究 42

3.3 基于相似材料模型试验的结构面力学特性研究 44

3.3.1 相似材料配比及试样制备 44

3.3.2 结构面相似材料模型试验装置改进 48

3.3.3 相似材料力学测试信息管理系统 55

3.3.4 结构面相似材料直剪试验及结果分析 58

第4章 裂隙岩体力学参数研究 63

4.1 概述 63

4.2 离散元数值试验研究中的几个关键问题 63

4.2.1 非贯通节理模型的建立 64

4.2.2 一种非连续／等效连续混合研究方法 66

4.2.3 结构面变形本构模型及其FISH语言开发 68

4.2.4 三维离散元数值试验设计方案 70

4.2.5 边界应力对裂隙岩体力学性质的影响 71

4.3 数值试验旋转模型的建立 74

4.3.1 旋转角度的选取 74

4.3.2 旋转后模型中结构面网络的确定 75

4.3.3 旋转后边界应力的求解 75

4.4 工程实例 76

4.4.1 不同尺寸不同位置岩体模型的建立 76

4.4.2 模型边界条件 77

4.4.3 岩块和结构面的本构模型 77

4.4.4 岩体力学参数的三维离散元数值试验结果 81

4.4.5 岩体力学参数随尺寸的变化规律及REV的确定 86

4.4.6 岩体力学参数与结构面张量的关系 90

4.4.7 表征单元体结构面系统空间各向异性特征 92

4.4.8 表征单元体力学参数空间各向异性特征 92

4.4.9 表征单元体力学参数空间张量 95

4.4.10 表征单元体本构模型 97

第5章 裂隙岩体稳定性研究 98

5.1 概述 98

5.2 等效连续介质法 98

5.3 非连续介质法 100

5.4 工程实例 101

5.4.1 基于等效连续介质法的裂隙岩体稳定性分析 101

5.4.2 基于非连续介质法的裂隙岩体稳定性分析 109

5.4.3 等效连续介质法和非连续介质法计算结果对比 113

第6章 结论与展望 116

6.1 结论 116

6.2 展望 117

参考文献 119