含分形斷層面巖體破壞的數(shù)值模擬及分析

斷層廣泛存在于巖體中,對于含有斷層的巖體來講,其在地震或各類開挖影響下的破壞往往是沿著斷層面發(fā)生的,其中,斷層面的粗糙性質(zhì)對巖體破壞具有很大的影響.在現(xiàn)場勘測并研究檢驗(yàn)實(shí)地?cái)鄬用婢哂蟹中涡再|(zhì)的基礎(chǔ)上,用數(shù)值模擬方法研究了含分形斷層面巖體破壞過程的應(yīng)力響應(yīng)、應(yīng)力場、變形場和破壞機(jī)理.利用Weaerstrass-Mandelbrot函數(shù)構(gòu)造分形維數(shù)D分別為1.1,1.2,1.3,1.4,1.5的5條自仿射分形曲線,并構(gòu)造于數(shù)值模擬模型中,實(shí)施開挖引起巖體沿?cái)鄬用嫫茐牡臄?shù)值模擬.用大型通用有限元分析(FEA)軟件--ANSYS進(jìn)行了模擬分析,并與含平面斷層巖體的滑移破壞情況進(jìn)行了對比分析.模擬分析表明,斷層存在對巖體中的應(yīng)力分布和變形分布有著強(qiáng)烈的阻隔作用,而且斷層面分形維數(shù)越小,這種阻隔作用就越強(qiáng)烈,斷層面的分形維數(shù)D=1.5時的應(yīng)力分布和變形分布較D=1.1,1.2,1.3,1.4時更為接近無斷層時的情況;隨著斷層面分形維數(shù)的增加,斷層上盤(破壞或移動盤)對下盤的帶動作用越來越大,斷層面的分形維數(shù)D=1.1時的斷層兩側(cè)巖體滑移落差值最接近于平面斷層時的情況,斷層露頭處的臺階落差也最大,這與工程實(shí)際吻合.

作 者： 于廣明 張健 趙建鋒 于英年 周革強(qiáng) Yu Guangming Zhang Jian Zhao Jianfeng Yu Yingnian Zhou Geqiang   作者單位： 于廣明,張健,Yu Guangming,Zhang Jian(青島建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院,青島,266033)

趙建鋒,Zhao Jianfeng(北京工業(yè)大學(xué),北京,100022)

于英年,周革強(qiáng),Yu Yingnian,Zhou Geqiang(青島市建委,青島,266033) 

刊 名： 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)  ISTIC EI PKU 英文刊名： CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING  年，卷(期)： 2002 21(z2)  分類號： O241  關(guān)鍵詞： 數(shù)值分析   分形斷層面   巖體滑移破壞   數(shù)值模擬   應(yīng)力響應(yīng)   分形維數(shù)   斷層臺階落差  

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