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基于数值分析的岩石块体稳定性评价一般性方法

发布时间:2018-04-20 05:46

  本文选题:岩石力学 + 岩石块体 ; 参考:《岩石力学与工程学报》2017年01期


【摘要】:为解决岩石块体在各种复杂条件下的稳定性评价问题,在已有的岩石块体识别的单元重构 聚合方法基础上,进一步提出基于数值分析的块体稳定性评价一般性方法。该方法以含有块体信息的网格模型为出发点,首先引入界面单元,实现块体 围岩结构面滑移和脱开的模拟。其次,提出可动块体的定义和基于数值分析的块体运动形式判别方法。然后,基于结构面强度折减思路,提出块体安全系数定义和加固分析方法,从而实现基于数值分析的块体稳定性评价。该方法相比于刚体极限平衡法,能够考虑初始地应力、围岩变形和非滑面抗剪性能对块体稳定性影响,且在一定条件下,分析结果可与刚体极限平衡法结果基本等同。最后,通过算例验证了该方法的可靠性、有效性,并论证了其与刚体极限平衡法分析结果的关系。算例结果同时表明:该方法可综合考虑块体几何形态、块体埋深和块体出露高度对其稳定性的影响,能够适应复杂条件下工程岩体开挖过程的块体稳定性评价。该方法与已提出的块体识别方法,构成一套有关岩石块体的"识别 可动性判别 运动形式确定 稳定性评价 加固分析"的完整方法体系,总体平行于当前块体力学分析的常用方法(如块体理论),为研究块体在各种复杂条件下的稳定性演化提供了新的实现思路。
[Abstract]:In order to solve the problem of evaluating the stability of rock blocks under various complex conditions, a general method of block stability evaluation based on numerical analysis is proposed on the basis of the existing methods of unit reconstruction and aggregation for rock block identification. Based on the grid model with block information, the interface element is introduced to simulate the slip and debonding of the surrounding rock surface. Secondly, the definition of movable block and the discrimination method of block motion form based on numerical analysis are put forward. Then, based on the idea of structural plane strength reduction, the definition of block safety factor and the reinforcement analysis method are proposed to realize the block stability evaluation based on numerical analysis. Compared with the rigid body limit equilibrium method, this method can take into account the effects of initial geostress, surrounding rock deformation and shear resistance of non-sliding surface on block stability. Under certain conditions, the results of the analysis can be basically identical to the results of rigid body limit equilibrium method. Finally, the reliability and validity of the method are verified by an example, and the relationship between the method and the analysis results of rigid body limit equilibrium method is demonstrated. The numerical results also show that the method can take into account the effects of block geometry, block buried depth and block outburst height on its stability, and can be applied to the evaluation of block stability in the excavation process of engineering rock mass under complex conditions. This method, together with the proposed block recognition method, constitutes a complete set of methods for the identification of the movability of rock blocks and the stability evaluation and reinforcement analysis. The general methods parallel to the current block mechanics analysis (such as block theory) provide a new way to study the stability evolution of blocks under various complex conditions.
【作者单位】: 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51209021,51539002) 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0402008)~~
【分类号】:TU45

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本文编号:1776512

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