基于离散裂隙网络与离散元耦合方法的礼让隧道岩体力学参数确定

发布时间：2024-02-19 13:27

　　为了准确地确定礼让隧道节理岩体力学参数,采用3DEC程序中离散裂隙网络(discrete fracture network, DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型。在此基础上,结合室内岩石、节理力学试验,运用等效岩体技术及3DEC程序,建立基于离散裂隙网络-离散元(discrete fracture network-discrete element method,DFN-DEM)耦合方法的等效岩体模型,并构建反映工程岩体节理分布特征的多尺度等效节理岩体计算模型;通过对多尺度等效节理岩体计算模型进行单轴压缩试验,获取岩体峰前及峰后的力学性质,分析节理岩体的尺寸效应、各向异性、表征单元体及等效岩体力学参数。结果表明:DFN-DEM耦合技术解决了非贯通节理的建模问题;随着等效岩体尺度增大,节理岩体峰值强度、弹性模量逐渐减小,各向异性特性逐渐减弱,且尺度达到5 m×5 m×10 m趋于稳定得到表征单元体;表征单元体尺度下等效岩体力学参数为弹性模量9 GPa、单轴抗压强度0.7 MPa、内摩擦角25°、黏聚力0.3 MPa、抗拉强度0.12 MPa,与Hoek-Brown...

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【部分图文】：

图1离散裂隙网络模型

以重庆梁忠高速礼让隧道为工程背景,选取隧道节理裂隙发育段为采样区域,针对现场实际情况,共布置3条测线,共获得220条节理的测量数据,运用分形理论对节理间距、迹长进行描述,建立了能反映节理间距、迹长分布状态的分形分布概率模型,在此基础上,采用MATLAB软件以及Monte-Carl....

图2DFN与DEM耦合示意图

DFN-DEM耦合技术是一种通过数值试验来确定节理岩体力学性能的方法[18],该方法利用DFN技术实现节理裂隙岩体的几何建模,利用DEM进行数值试验的力学性能计算,DEM选用3DEC软件,3DEC是三维离散元法计算机程序,是一种不连续介质分析技术。把DFN模型技术与DEM进行兼并....

图3节理圆盘赋予属性示意图

表1岩石及节理物理力学参数Table1Mechanicalparametersofrockandjoints材料密度/(kg·m-3)体积模量/GPa剪切模量/GPa内摩擦角/(°)内聚力/MPa抗拉强度/MPa法向刚度Kn/GPa切向刚度Ks/....

图4多尺度等效岩体模型

为研究节理岩体表征单元体,在研究区建立了尺寸为30m×30m×30m的三维节理等效岩体模型,以该模型中心为中心,分别切出边长为0.5m×0.5m×1m、1m×1m×2m、2m×2m×4m、3m×3m×6m、4m×4m×8m、5m×5m×10....

本文编号：3902760