岩体表征单元体与岩体力学参数VIP免费

第29卷2007笠第8期8月岩土工程学报ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringVo1．29No．8Aug．，2007岩体表征单元体与岩体力学参数周创兵，陈益峰，姜清辉(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：在岩体多场耦合分析中，许多采用岩体表征单元体(REV)讨论岩体的渗透特性。事实上，岩体REV是岩石力学的一个基本科学问题，它是选取岩体力学模型以及确定岩体力学参数的基础。从REV的基本概念出发，阐述岩体REV的力学意义：根据岩石及岩体的结构和地质特征，定义了岩石力学中常见的6个尺度，并分析了REV与其它尺度的关系：归纳总结并提出了岩体REV的3种确定方法：能量叠加法，地质统计法，数值模拟法：讨论了岩体REV与岩体力学模型及岩体力学参数取值之间的关系：提出了岩体力学参数的“5S”相关性和岩体力学参数场的概念和分析方法。关键词：裂隙岩体；表征单元体：多场耦合：力学参数中图分类号ITU452文献标识码：A文章编号：1000—4548(2007)08—1135—08作者简介：周创兵(1962一)，男，江苏启东人，教授，博士生导师，从事水工岩石力学研究。E—mail：cbzhou@whu．edu．cn。RepresentativeelementaryvolumeandmechanicalparametersoffracturedrockmassesZHOUChuang—bing，CHENYi—feng，JIANGQing—hui(StateKeyLabofWaterResourcesandHydropowerEngineeringSciences，WuhanUniversity,Wuhan430072。China)Abstract：Representativeelementaryvolume(REV)isusuallyadoptedtodiscussthevariationofpermeabilitywithvolumeoffracturedrockmassesinmulti—fieldcouplinganalysis．Infact，REV，asafundamentalconceptioninrockmechanics，isthebasisforchoosingrockmechanicalmodelanddeterminingrockmechanicalparameters．ThepurposeofthispaperwastopresentacomprehensivedescriptionoftheREVoffracturedrockmasses．Basedontheknowledgeofrockmatrixandrockfractures，sixscalesweredeftnedtodescribethesizeefectsencounteredinrockmechanics．Threemethods，calledEnergysuperpositionmethod(ESM)，geologicalstatisticmethod(GSM)andnumericalsimulationmethod(NSM)wereproposedtoestimatetheREVsizesoffracturedrockmasses．MechanicalmodelwasdiscussedaccordingtotherelationshipbetweenREVandrock，anditwassuggestedthatREVshouldberegardedasaquantitativecriterionforchoosingequivalentcontinuumapproachordiscreteapproach．NewconceptionsofREV—basedand5S—relatedmechanicalparametersandparameterfieldswereproposedtoreflectthestructure，size，stress，strainandseepageefectsofmechanicalpropeaiesoffracturedrockmasses．Keywords：fracturedrockmass；representativeelementaryvolume；multi—fieldcoupling；mechanicalparameterO引言岩体是经过地质作用改造过的，具有一定结构特征，赋存于物理地质环境中的地质体。Harrison与Hudson曾将裂隙岩体力学性质归纳为DIANE特性⋯，即不连续(discontinuous)、非均匀(inhomogeneous)、各向异性(anisotropic)与非弹性(not—elastic)。岩体作为一种地质材料，其力学介质类型、分析模型和力学参数是岩石力学的基本科学问题，也是解决实际岩石工程问题的难点。在岩体多场耦合分析和模拟中，需要确定应力场、渗流场、温度场等之间的耦合模型和模型参数，而耦合模型的建立和模型参数的选取与岩体力学分析模型密切相关。研究表明，岩体REV是选取力学介质类型、确定分析模型和力学参数的基础[2]。然而，有关岩体REV的研究是相当不够的，甚至在一般的岩石力学分析中，除了岩体力学性质的尺寸效应被经常提及外，很少涉及REV的概念。究其原因，可能在于以下4方面。(1)表征单元体REV这一概念本身源于连续介质力学，对于连续介质而言，一般都假定REV存在，而且足够地小，连续介质力学所有的方程都需要这一假定。在岩石力学研究的早期，都将岩体简化为一般基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(50239070)：教育部博士点基金项目资助(20060486016)；国家973研究计划(2006CB202405)收稿日期：2006...