层状岩体压缩：结构面效应的数值分析与强度规律

本文主要探讨了层状岩体在压力作用下的力学特性，特别是结构面对其压缩强度的影响。层状岩体，如煤层底板岩体，其特有的沉积形成使其具有明显的层状结构，这在数值模拟中是关键的关注点。研究者利用FLAC3D这种高级数值模拟软件，结合了一种改进的遍布节理本构模型，来构建了一种针对层状岩体压缩的详细数值模型。他们分别进行了单轴和三轴压缩实验，以此来分析应力应变响应以及岩体的强度特征。 研究结果显示，层状岩体的压缩强度显著受到结构面倾角的影响。随着倾角的增大，压缩强度并不始终递增或递减，而是呈现出一个先降低后上升的趋势。当结构面倾角在40°至80°范围内时，岩体的整体强度较低，这意味着这个角度范围内的岩体更容易发生破坏，破裂面主要沿着结构面扩展。这一发现与理论分析的预测相吻合，揭示了结构面对于岩体力学行为的重要调控作用。 此外，层状岩体的弹性模量表现出明显的方向性，即在平行于结构面的方向上弹性模量最大，而在垂直于结构面的方向上则最小。而且，随着结构面与水平面之间的夹角增加，弹性模量也随之增大。这说明在层状岩体的设计和工程应用中，必须考虑到这些复杂的力学性质，以便制定更为精确的支撑和稳定性分析策略。 总结来说，这篇论文提供了深入理解层状岩体在压缩条件下如何响应于结构面的见解，这对于矿产资源开采、地下工程设计以及灾害预防等领域具有重要的实际意义。通过数值模拟技术，研究人员能够更好地预测和控制岩体的行为，确保工程项目的安全和效率。