岩石节理法向加载非线性变形本构模型研究  

A new constitutive law for the nonlinear normal deformation of rock joints under normal load

作　　者：荣冠[1,2] 黄凯 周创兵[1] 王小江[1] 彭俊[1] 

机构地区：[1]武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072 [2]武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,武汉430072 [3]长江勘测规划设计研究有限责任公司,武汉430010

出　　处：《中国科学：技术科学》2012年第4期402-414,共13页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50879063;50979081);国家重点基础研究发展计划("973"计划)(批准号:2011CB013501)资助项目

摘　　要：鉴于节理法向变形的经典指数模型和双曲线(BB)模型的中应力水平加载阶段变形与部分试验结果存在偏离的不足,采用柔度变形法建立了节理法向加载非线性变形的新本构模型.讨论了节理在法向单调加载条件下变形基本规律,提出了完备的节理法向本构方程应满足的3个基本条件.分析指出基于应力变形坐标系的节理法向本构改进模型:统一指数模型和改进双曲线模型在数学上均是不完备的.选择柔度变形(Cn-u)坐标下介于双曲线和经典指数2种传统模型之间的单调递减柔度变形曲线,使其满足法向变形基本条件,建立了节理法向变形本构三参数模型.分析柔度变形曲线存在的两类主要形式,推导了节理法向变形g-δ本构模型和g-λ本构模型的具体数学表达形式,并初步分析了模型参数的取值范围及其相关地质影响因素.引用已有不同岩石节理法向变形试验数据,对2种本构模型验证分析表明:g-λ模型既可以适用于耦合节理法向变形又适用于非耦合节理法向变形,同时提出的节理法向变形g-λ模型较BB模型、经典指数模型及对数模型能更好地与试验结果吻合.

关 键 词：岩石节理 法向变形 本构模型 柔度 

分 类 号：TU45[建筑科学—岩土工程]