6岩体力学模型的建立
6.1 引言
岩体是最不均匀的介质之一。在地壳中,岩体的不均匀性由断层、层面、软弱夹层、节理、裂隙等不连续面造成。
这些不连续面使得岩体的力学性质十分复杂,在建立岩体力学模型时必须考虑它们。同时还要考虑被研究岩体范围的大小,处在不同的地质背景中,岩体的力学性质差别很大。岩体的力学性质可能分别呈各向同性弹性、各向异性弹性、弹塑性、流变性和脆性断裂。不均匀岩体的力学性质受应力历史、加载途径、应力水平和不连续面尺度的影响。岩块可能呈各向同性线弹性,稍大一些范围的岩体可能呈各向异性弹塑性。在坝基、拱坝坝肩和地下结构稳定分析中还要考虑断层、层面和软弱夹层等不连续面的影响。
岩体的力学性质是随机分布的。建立岩体统计力学模型,能够反映岩体中不连续面的存在,也是对不连续介质的“连续化”。统计力学模型是从许多局部去看整体。如果岩体内部的不均匀“点”高度无序排列,就可能用局部性质去代替整体性质,岩体就可以看成均匀介质。如果岩体中需要考虑的是少数几个较长的不连续面,或特殊部分的节理裂隙,建立统计力学模型就比较困难。对于这种情况需要对不连续面单独的处理。
因此,从根本上讲岩体应该建立统计力学模型。均匀模型和不连续模型是统计模型的两个极端。在工程实践中用得最多的也是把岩体力学性质典型化以后分别当均匀介质处理和个别处理不连续面。这样,固体力学的各个分支在岩体力学中就有了生命力。
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