[发明专利]含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法

说明书

含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，属于结构面抗剪强度影响因素分析领域，其步骤包括：(1)数值模拟的基本条件设置；(2)含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响的数值方案；(3)含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法；(4)结构面抗剪强度与岩石尺寸的数学模型建立。本发明通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度的影响，建立了结构面抗剪强度与岩石尺寸的数学模型，提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，适用于岩石尺寸的变化对结构面抗剪强度的影响分析。

技术领域

本发明涉及含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，特别的是本发明通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度的影响，建立了结构面抗剪强度与岩石尺寸的数学模型，提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，属于结构面抗剪强度影响因素分析领域。

背景技术

岩体是复杂的地质体，内部存在随机分布的节理以及其他缺陷，这些特殊的结构使岩体有明显的尺寸效应。结构面在很大程度上控制着岩石的稳定性，抗剪强度是结构面的重要力学性质之一。岩石结构面抗剪强度存在尺寸效应。同时，结构面粗糙度对岩石的力学性质有重要影响。

抗剪强度是岩石强度的力学特性之一，抗剪强度具有尺寸效应。如Frossard E等根据断裂力学的尺寸效应，提出一种计算剪切强度的方法。Nini L U等通过3DEC软件对不同尺寸的岩块进行直剪试验模拟，研究维度对岩石剪切强度的影响。以上的内容主要是学者们研究岩石强度的尺寸效应。随着各国学者研究的不断深入，岩石的尺寸效应由定性描述向定量分析转化。但是目前学者们对结构面抗剪强度的研究很少涉及到岩石内部存在着的节理粗糙度对它的影响，更鲜有学者研究节理粗糙度对结构面抗剪强度尺寸效应的影响。

抗剪强度的尺寸效应受岩石中赋存的节理粗糙度的影响。如Y.Wang,W等研究块大小对剪切强度参数的影响。Huilin L E等对不同尺寸的具有锯齿状结构面的试样进行直剪试验。Liu X等通过PFC2D软件建立模型，根据巴顿曲线，研究节理长度对峰值剪切强度的影响。相同尺寸的岩石，在其它岩石条件都相同的情况下，也会由于内部存在的节理粗糙度的不同，造成结构面抗剪强度明显的不同，在这方面，国内外学者研究的还相对较少。在另一方面，在相同节理粗糙度，不同尺寸的岩石的工况下，其结构面抗剪强度也会表现出明显的区别，在这方面，国内外学者研究的也相对较少。综合起来这两个方面，当节理粗糙度和岩石的尺寸同时发生变化时，对结构面抗剪强度的尺寸效应产生的影响，还尚未有人研究，尤其是尚未建立含粗糙节理的结构面抗剪强度与岩石尺寸的数学模型。

因此，含粗糙节理的岩石尺寸的变化，会对结构面抗剪强度的尺寸效应产生怎样的影响，两者之间具有怎样的数学关系情况，又该采用怎样的分析方法来研究这种含粗糙节理的岩石尺寸的变化对结构面抗剪强度的影响，是亟待解决的问题。而提出一种含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，将具有非常重要的科学和研究意义，通过这一分析方法，可以建立起结构面抗剪强度与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型，得到含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度的影响规律。

鉴于此，本发明提出了一种含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法。

发明内容

为了实现含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响的分析，本发明提供了含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法。本发明通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度的影响，建立了含粗糙节理的结构面抗剪强度与岩石尺寸的数学模型，提供了含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响分析方法，所述方法包括以下步骤：

(1)数值模拟的基本条件设置；

(2)含粗糙节理的岩石尺寸对结构面抗剪强度影响的数值方案；