多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型

为了研究节理和完整岩块各自属性及其相互作用对岩体本构特性产生的影响，考虑了节理和完整岩块力学参数在受荷过程中的动态变化，定量地分析了节理变形对完整岩块的耦合损伤作用，并采用整合节理和完整岩块本构方程的方法，建立了多节理岩体的非线性本构模型。首先由单一节理试验成果推导出节理的法向闭合、剪切和剪胀3类刚度表达式，组合成节理刚度矩阵，建立了参数随节理变形和节理应力变化的动态节理本构模型;其次，在原有损伤模型的基础上，引入耦合损伤因子以考虑节理变形对完整岩块的弱化作用，还引入随主应变变化的完整岩块动态泊松比，建立新的完整岩块损伤本构模型;再次，根据节理与完整岩块的空间分布，通过整合节理与完整岩块本构模型，获得多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型;最后，利用Fortran编制模型程序进行数值计算模拟，分析耦合损伤因子、完整岩块动态泊松比和动态节理刚度对岩体强度与变形的影响。结果表明:节理耦合损伤因子对完整岩块产生附加损伤而导致其强度降低，能较准确地预测试验反映的岩体峰值强度-节理面倾角变化曲线，并且削弱了岩体破坏时的抗变形能力;考虑完整岩块动态泊松比的影响能反映岩体剪胀扩容现象;与将节理视为线弹性