碎裂介质岩体结构力学分析原理
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发布时间：2022-05-12 15:56
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时间：2023-10-12 12:59
从理论上来讲，只有完整结构岩体才具备连续性条件。碎裂结构是岩体中最常见的一种结构类型，能否也作为连续介质处理？岩体是赋存于一定的地质环境条件中，地应力可以改变岩体力学介质条件，根据作者的研究，下面条件是碎裂结构岩体转化为连续介质的判据，也可称为连续性判据，即
地质工程学原理
式中：W为岩体压缩变形；b为结构体尺寸；σx为岩体内水平向应力或称环境应力。碎裂结构岩体只有符合上述连续性判据条件才能作为连续介质力学处理，反之，即应属于碎裂介质。
自然界存在的碎裂结构岩体可以归结为两种基本类型：①对缝式碎裂结构；②错缝式碎裂结构。它们在地应力作用下可以呈现为碎裂介质岩体和连续介质岩体。
碎裂介质岩体特点是结构体与结构体之间是可以分离的，即结构面在切向力作用下可以产生错动，对缝式碎裂结构岩体不都是碎裂介质岩体，在上面所述的连续性判据控制下，浅部的则为碎裂介质，深部的则为连续介质。图3-19为其力学模型图，表明在破裂面分割下模型可分为3个区：①直接压缩区；②剪切连续变形区；③压应力作用下连续变形区。
图3-19 对缝式碎裂结构岩体力学作用模型
如果知道了碎裂介质岩体下限深度，问题就容易解决了。碎裂介质岩体下限深度可根据连续性判据及岩体内环境应力分布规律求得。著者求得的几个典型模型的极限深度如下。
（1）单个结构体受力作用时形成的破裂面深度：
地质工程学原理
式中a、b为结构体边长。
（2）直接压缩区为矩形状时破裂面延展深度：
地质工程学原理
式中m、n为a、b边结构体个数。
（3）带状载荷作用下破裂面延展深度：
地质工程学原理
对缝式碎裂结构岩体有了上述条件，就将复杂的问题转化为简单直接压缩和连续介质问题了。
根据模型实验资料求得，错缝式碎裂结构岩体应力传播遵循下式规律：
地质工程学原理
指数m为距受力点距离内的层数；系数A遵循着二项式展开，则
n＝1，2，3，4，…，n
地质工程学原理
地质工程学原理
不连续性判据及力学作用分区的主要依据是破裂面延展深度及分区轮廓同对缝式碎裂结构岩体应力分布，碎裂岩体变形及破坏分析可根据相应的变形和破坏判据进行。
