双弱面层状岩体本构模型及其工程应用

岩体中的优势结构面由于具有明显的方向性,其对岩体的力学特性影响较大。基于该背景,对双弱面层状岩体中隧道开挖后围岩非对称破坏模式进行了研究。首先,建立了双弱面层状岩体的本构模型。该模型中,软弱结构面和岩石基质体的强度特性均采用带拉伸截断的摩尔-库伦强度准则进行描述,其变形特征满足横观各向同性理论。然后,采用VC++编程语言将该模型嵌入到FLAC3D软件中,并对模型的有效性进行了验证。最后,基于该本构模型,通过数值计算系统研究了隧道围岩在双弱面不同空间位置组合下的破坏模式。结果表明:(1)开发的双弱面本构模型可以较好地表征岩石强度、形变与破坏模式的各向异性特征;(2)双弱面围岩中弱面倾向与倾角的组合对围岩破坏模式有很大的影响,大多数情况下均体现出明显的非对称破坏特征;(3)围岩的破坏模式受到弱面的空间形态与地应力场的共同影响,对于不同构造应力场条件下的相同弱面空间组合模式而言,随着弱面倾角的增加,围岩破坏模式之间的差异逐渐增大;(4)在实际工程中,根据岩体弱面的实际组合,要找出围岩的关键破坏位置,然后进行针对性的加强支护来控制围岩的非对称变形。