岩石节理多层结构模型：细观影响与ABAQUS验证

本文档深入探讨了"岩石节理多层结构模型研究"这一主题，发表于2010年的《浙江大学学报(工学版)》第44卷第11期。作者彭从文、朱向荣和王金昌针对岩石节理的微观形态如何影响其宏观力学性能这一核心问题进行了研究。他们利用岩石节理的分形特性，将节理面分解为多个层次的细观结构面，将节理破坏过程视为粗糙度分层的渐进破坏。研究中，他们采用了Plesha本构理论作为基础，构建了一种多层结构模型。 在这个模型中，粗糙度被定义为等效起伏角，力学响应主要发生在底层的“基本面”上。结构面的受力特性是由下层结构面的平均效应决定的。当基本面遭到破坏后，其上层结构面会逐渐承担起基本面的功能。该模型涵盖了多种力学行为机制，包括弹性变形、滑动变形、磨损、剪断、压碎和分离，可以模拟剪胀和应变软化等复杂现象，并且考虑了单调和循环剪切效应。 为了验证模型的有效性和参数敏感性，研究人员使用ABAQUS的用户自定义元素(UEL)进行了模型的校验与参数分析。研究结果显示，随着结构层次的增加，峰值剪切应力呈现出递增趋势；在结构层次固定的情况下，等效峰值摩擦系数会随法向应力的增大而降低；剪切应力的最终状态则主要由基本摩擦角控制；剪应力与位移的关系曲线则反映了粗糙度结构特性的影响；同时，模型中的刚度系数对于剪切性质的影响相对较小。 关键词：岩石力学、节理、多层结构模型、有限元方法、ABAQUS，这些词汇揭示了论文的核心技术领域和研究工具。整体而言，这篇文章为理解岩石节理的力学行为提供了新的理论框架，对于地质工程、岩体稳定性评估以及灾害模拟等领域具有重要的参考价值。