含分形断层面岩体破坏的数值模拟及分析
断层广泛存在于岩体中,对于含有断层的岩体来讲,其在地震或各类开挖影响下的破坏往往是沿着断层面发生的,其中,断层面的粗糙性质对岩体破坏具有很大的影响.在现场勘测并研究检验实地断层面具有分形性质的基础上,用数值模拟方法研究了含分形断层面岩体破坏过程的应力响应、应力场、变形场和破坏机理.利用Weaerstrass-Mandelbrot函数构造分形维数D分别为1.1,1.2,1.3,1.4,1.5的5条自仿射分形曲线,并构造于数值模拟模型中,实施开挖引起岩体沿断层面破坏的数值模拟.用大型通用有限元分析(FEA)软件--ANSYS进行了模拟分析,并与含平面断层岩体的滑移破坏情况进行了对比分析.模拟分析表明,断层存在对岩体中的应力分布和变形分布有着强烈的阻隔作用,而且断层面分形维数越小,这种阻隔作用就越强烈,断层面的分形维数D=1.5时的应力分布和变形分布较D=1.1,1.2,1.3,1.4时更为接近无断层时的情况;随着断层面分形维数的增加,断层上盘(破坏或移动盘)对下盘的带动作用越来越大,断层面的分形维数D=1.1时的断层两侧岩体滑移落差值最接近于平面断层时的情况,断层露头处的台阶落差也最大,这与工程实际吻合.
作 者： 于广明 张健 赵建锋 于英年 周革强 Yu Guangming Zhang Jian Zhao Jianfeng Yu Yingnian Zhou Geqiang 作者单位： 于广明,张健,Yu Guangming,Zhang Jian(青岛建筑工程学院土木工程学院,青岛,266033)赵建锋,Zhao Jianfeng(北京工业大学,北京,100022)
于英年,周革强,Yu Yingnian,Zhou Geqiang(青岛市建委,青岛,266033)
刊 名： 岩石力学与工程学报 ISTIC EI PKU 英文刊名： CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING 年，卷(期)： 2002 21(z2) 分类号： O241 关键词： 数值分析 分形断层面 岩体滑移破坏 数值模拟 应力响应 分形维数 断层台阶落差