岩石节理剪切过程中应力与渗流特性的数值模拟-岩石力学与工程学报.PDF

第27 卷 第 12 期 岩石力学与工程学报 Vol.27 No.12 2008 年 12 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec .，2008 岩石节理剪切过程中应力与渗流特性的数值模拟 1 2 1 杜守继 ，职洪涛 ，周枝华 (1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200030 ；2. 上海市政工程设计研究总院，上海 200092) 摘要：岩石节理剪切过程中应力与渗流特性受节理法向条件的影响很大。在岩石节理表面形状三维数值化表达的 基础上，首先建立岩石节理剪切过程中力学与渗流的计算模型；接着，应用 GIS 技术，模拟分析不同法向条件( 固 定应力、固定刚度)下节理的剪切过程，获得节理剪切过程中应力与渗流特性的变化规律。结果表明，法向应力、 裂隙张开度、渗透系数均随着剪切位移的增加而逐渐增加，整个剪切过程渗透系数增加了两个量级左右；而剪应 力的变化却受法向条件的影响，剪应力在出现峰值后快速下降，而后固定应力条件下剪应力很快趋于一个稳定的 值，而固定刚度条件下剪应力却又缓慢上升。 关键词：岩石力学；岩石节理；剪切过程；数值模拟；应力；渗流特性 中图分类号：TU 458 ；O 241 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2008)12 –2473 –09 NUMERICAL SIMULATION OF STRESS AND SEEPAGE PROPERTIES OF ROCK JOINT DURING SHEARING PROCESSES 1 2 1 DU Shouji ，ZHI Hongtao ，ZHOU Zhihua (1. School of Naval Architecture ，Ocean and Civil Engineering，Shanghai Jiaotong University ，Shanghai 200030 ，China； 2. Shanghai Municipal Engineering Design General Institute ，Shanghai 200092 ，China) Abstract ：The stress and seepage properties are mainly decided by the geometry such as surface roughness and aperture of rock joints ；meanwhile ，the different boundary conditions such as initial normal stress and normal stiffness also affect the stress and seepage properties. By using GIS technique，a new geometrical model is developed to describe the surface roughness and the aperture of a rock joint quantitatively. Numerical programs for simulating shear process are coded based on mechanical and hydraulic models of a rock joint；and then，the stress and seepage properties during