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第1章 绪论1

1.1 研究背景与意义1

1.2 国内外研究进展2

1.2.1 裂隙岩体结构模型研究2

1.2.2 结构面力学特性研究3

1.2.3 裂隙岩体力学参数研究4

1.2.4 裂隙岩体稳定性研究7

1.3 主要研究内容8

第2章 裂隙岩体三维结构模型研究10

2.1 概述10

2.2 三维结构面网络建模流程11

2.2.1 研究区工程地质条件调查和结构面数据采集12

2.2.2 岩体结构统计均质区的划分12

2.2.3 结构面优势组的划分和结构面产状模型的建立13

2.2.4 结构面迹长和三维尺寸模型的建立13

2.2.5 结构面间距模型的建立和结构面密度的求解13

2.2.6 初始三维结构面网络模型的建立13

2.2.7 基于实测数据对结构面网络模型进行验证和调整14

2.3 结构面张量理论14

2.4 工程实例15

2.4.1 工程地质概况15

2.4.2 三维结构面网络模型的建立和验证17

2.4.3 结构面张量研究29

第3章 结构面力学特性研究32

3.1 概述32

3.2 基于PFC颗粒流数值试验的结构面力学特性研究32

3.2.1 数值试验模型的建立及边界条件32

3.2.2 同性结构面剪切力学特性35

3.2.3 异性结构面剪切力学特性37

3.2.4 异性结构面剪切破坏过程研究42

3.3 基于相似材料模型试验的结构面力学特性研究44

3.3.1 相似材料配比及试样制备44

3.3.2 结构面相似材料模型试验装置改进48

3.3.3 相似材料力学测试信息管理系统55

3.3.4 结构面相似材料直剪试验及结果分析58

第4章 裂隙岩体力学参数研究63

4.1 概述63

4.2 离散元数值试验研究中的几个关键问题63

4.2.1 非贯通节理模型的建立64

4.2.2 一种非连续／等效连续混合研究方法66

4.2.3 结构面变形本构模型及其FISH语言开发68

4.2.4 三维离散元数值试验设计方案70

4.2.5 边界应力对裂隙岩体力学性质的影响71

4.3 数值试验旋转模型的建立74

4.3.1 旋转角度的选取74

4.3.2 旋转后模型中结构面网络的确定75

4.3.3 旋转后边界应力的求解75

4.4 工程实例76

4.4.1 不同尺寸不同位置岩体模型的建立76

4.4.2 模型边界条件77

4.4.3 岩块和结构面的本构模型77

4.4.4 岩体力学参数的三维离散元数值试验结果81

4.4.5 岩体力学参数随尺寸的变化规律及REV的确定86

4.4.6 岩体力学参数与结构面张量的关系90

4.4.7 表征单元体结构面系统空间各向异性特征92

4.4.8 表征单元体力学参数空间各向异性特征92

4.4.9 表征单元体力学参数空间张量95

4.4.10 表征单元体本构模型97

第5章 裂隙岩体稳定性研究98

5.1 概述98

5.2 等效连续介质法98

5.3 非连续介质法100

5.4 工程实例101

5.4.1 基于等效连续介质法的裂隙岩体稳定性分析101

5.4.2 基于非连续介质法的裂隙岩体稳定性分析109

5.4.3 等效连续介质法和非连续介质法计算结果对比113

第6章 结论与展望116

6.1 结论116

6.2 展望117

参考文献119