多节理岩体非线性耦合损伤模型研究

"胡亚元,王超.多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型[J].煤炭学报,2019,44(S1):52-60.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2018.0982" 在地质工程和采矿行业中，多节理岩体的研究至关重要，因为它们直接影响着工程的安全性和稳定性。这篇研究论文“多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型”探讨了如何通过考虑节理和完整岩块的属性及相互作用来理解和预测岩体的本构特性。作者胡亚元和王超通过深入研究，建立了一个非线性的、考虑耦合损伤效应的模型，该模型能够更精确地描述多节理岩体在受荷载时的行为。 首先，研究者从单一节理的试验数据出发，推导出了节理在法向闭合、剪切和剪胀情况下的刚度表达式，形成节理刚度矩阵。这些刚度表达式反映了节理在受力过程中的动态变化，是构建动态节理本构模型的基础。通过这种方式，他们能够量化节理变形对完整岩块的影响。 接下来，他们在原有的损伤模型中引入了耦合损伤因子，这是用来考虑节理变形对完整岩块的弱化效应。同时，他们考虑了主应变变化下的完整岩块动态泊松比，这使得模型能够更好地模拟岩体的剪胀扩容现象。这些改进使得完整岩块的损伤模型更加全面，能更好地反映实际情况。 进一步，研究者依据节理与完整岩块在空间上的分布，整合上述两个部分，构建了多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型。这个模型不仅考虑了节理与岩块之间的相互作用，也考虑了参数的动态变化，提高了模型的适用性和准确性。 最后，通过使用Fortran编程语言，研究人员编制了模型程序进行数值模拟，以分析耦合损伤因子、完整岩块动态泊松比以及动态节理刚度对岩体强度和变形的影响。模拟结果表明，耦合损伤因子可以有效地预测岩体的峰值强度与节理面倾角的关系，同时揭示了节理对岩体抗变形能力的削弱作用。考虑动态泊松比的变化则能更好地捕捉岩体剪胀扩容的特征。而动态节理刚度的变化则有助于体现岩体应力应变关系的非线性特性。 总结来说，这篇论文提出了一种创新的非线性耦合损伤本构模型，为理解和预测多节理岩体在复杂荷载条件下的行为提供了理论支持，对地质工程的实践应用具有重要意义。这一模型的建立和完善有助于提高工程设计的精度，减少潜在的地质灾害风险。