基于双应变胡克模型的岩石非线性弹性行为分析（2012年岩土工程学报）.pdf

第31 卷 第 10 期 岩石力学与工程学报 Vol.31 No.10 2012 年 10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2012 基于双应变胡克模型的岩石非线性弹性行为分析 1，2 2 3 李连崇 ，LIU Huihai ，赵 瑜 (1. 大连理工大学 土木工程学院，辽宁 大连 116024 ；2. 劳伦斯伯克利国家实验室 地球科学部，美国 伯克利 94720 ； 3. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400030) 摘要：富含孔隙/裂隙岩体的非线性变形对于工程的安全评价具有重要意义。在多物理场耦合分析求解器 TOUGH- FLAC3D 中实现双应变胡克模型(two-part Hookes model，简称 TPHM) 的数值解法，并界定 TPHM 的适用条件。 TPHM 假设：对于岩体中可承受较大变形的软体(如孔隙、裂隙等) ，用基于自然应变(或真应变，即岩体变形与当 前应力状态下的岩体体积之比) 的胡克定律来描述；而对于只承受较小变形的硬体部分用基于工程应变(岩体变形 与原始应力状态下的岩体体积之比) 的胡克定律来描述。通过对室内岩样的应力–应变特征计算分析，表明 TPHM 在本质上反映了加卸载过程中低应力阶段的非线性变形行为，该力学响应完全取决于孔隙/裂隙的自然应变(真应 变) ；通过对瑞士Mont Terri 岩石实验室的深部 ED-B 巷道围岩的变形场计算分析，显示出 TPHM 较为准确地反映 了开挖卸载诱发的围岩变形特征。因为 TPHM 本质上是考虑了低应力状态下孔隙/裂隙对岩石力学性质的影响， 因此，在具有卸荷扰动特征的岩石工程中应用TPHM 模型进行设计分析更符合实际。 关键词：岩石力学；裂隙岩体；胡克定律；非线性；弹性变形；数值模拟 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2012)10 –2119 –08 INVESTIGATION ON NONLINEAR ELASTIC BEHAVIOUR OF ROCKS BASED ON A TWO-PART HOOKES MODEL 1，2 2 3 LI Lianchong ，LIU Huihai ，ZHAO Yu (1. School of Civil and Hydraulic Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian ，Liaoning 116024，China； 2. Earth Sciences Division ，Lawrence Berkeley National Laboratory ，Berkeley 94720，USA；3. College of Civil Engineering ，Chongqing University，Chongqing 400030 ，China) Abstract ：The nonlinear behavior plays an important role in the stability of rock engineering. As an attempt to more accurately model the elastic response of por