水泥石膏材料：节理岩体的有限元模拟与抗压强度研究

本文主要探讨了水泥石膏材料在模拟节理岩体有限元分析中的应用。水泥石膏材料，作为一种新型的工程仿生材料，结合了水泥砂浆的流动性和增强的抗压强度和抗剪强度，其破坏形式与实际岩体表现出极高的相似性，这使得它在岩体力学研究中具有重要的实用价值。研究者通过将水泥石膏用于构建单节理岩体的三维有限元模型，对不同节理倾角下的岩体进行了细致的抗压强度分析。 作者们首先介绍了水泥石膏材料的基本特性，强调了它在模拟岩体中的优势，即可以精确复制岩体的部分力学行为，而无需进行复杂的实体试验。然后，他们通过有限元方法（Finite Element Method, FEM），这是一种数值分析技术，有效地模拟了岩体的力学响应，特别是在考虑节理的影响时。在模型构建过程中，节理倾角被作为关键参数，因为它显著影响岩体的应力分布和应变特性。 研究结果显示，随着节理倾角的变化，水泥石膏模拟岩体的抗压强度呈现出明显的规律性变化。这不仅提供了对岩体性能深入理解的关键数据，还为后续的研究，如岩体尺寸效应（Size Effect）——即岩体尺寸对其力学性能的影响，以及分形节理岩体的力学性能分析，奠定了坚实的基础。分形节理岩体是指节理网络呈现出复杂、无规则分布的岩体，其力学行为具有高度的随机性和不确定性。 这项研究不仅验证了水泥石膏材料作为岩体相似模拟的有效工具，而且为岩体力学领域的理论发展和工程实践提供了有力的技术支持。未来的研究可能会进一步细化节理的复杂性，或者探索其他材料在类似模拟中的应用，以提升岩体工程的精准度和效率。