基于顆粒離散元法的錨固節(jié)理剪切行為宏細(xì)觀研究

王 剛,袁 康,蔣宇靜,石永奎,陳連軍,韓作振

(1.山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,山東青島 266590;2.山東科技大學(xué)山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266590;3.山東省礦山災(zāi)害預(yù)防控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266590)

基于顆粒離散元法的錨固節(jié)理剪切行為宏細(xì)觀研究

王 剛1,2,3,袁 康1,3,蔣宇靜1,3,石永奎1,3,陳連軍1,3,韓作振1,3

(1.山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,山東青島 266590;2.山東科技大學(xué)山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266590;3.山東省礦山災(zāi)害預(yù)防控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266590)

為了研究錨固節(jié)理巖體的破壞特點(diǎn)及錨固機(jī)理,基于顆粒離散元法利用修正的錨桿雙線性本構(gòu)模型對(duì)有錨和無(wú)錨節(jié)理面在不同邊界條件下進(jìn)行了宏觀研究,并對(duì)錨固節(jié)理試件內(nèi)部顆粒之間接觸力和顆粒旋轉(zhuǎn)弧度等的演化過(guò)程進(jìn)行了細(xì)觀研究。研究結(jié)果表明:①壓剪作用下錨固節(jié)理塊體中處于拉伸狀態(tài)的錨桿對(duì)節(jié)理面施加了一個(gè)附加的法向應(yīng)力,從而提高了節(jié)理面的黏聚力;隨著法向應(yīng)力的增加,錨桿對(duì)節(jié)理面峰值剪切強(qiáng)度的貢獻(xiàn)越來(lái)越小,在宏觀上揭示了加錨節(jié)理巖體的錨固機(jī)理。②壓剪荷載和邊界位移約束共同作用下,錨固節(jié)理試件內(nèi)部顆粒間接觸力和顆粒自身位置不斷演化并重新分布,在錨桿周圍以及節(jié)理面凸起處產(chǎn)生較高的接觸壓力并在錨桿與節(jié)理面交叉處發(fā)生較大的顆粒旋轉(zhuǎn)弧度,進(jìn)而導(dǎo)致壓致拉裂紋的產(chǎn)生以及顆粒旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的剪切裂紋的萌生,從細(xì)觀層面揭示了錨固節(jié)理巖體的破壞特點(diǎn)。……