岩体离散裂隙网络稳定性计算的节理有限元法

王 宇 1，2 ，李 晓 1 ，刘 帅 3 ，赫建明 1 ，李守定 1 ，李腾飞 1，2

(1. 中国科学院地质与地球物理研究所 工程地质力学重点实验室，北京 100029；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 中国地质大学 工程学院，湖北 武汉 430074)

摘要：通过对广乐高速公路坪石至樟市段大量裂隙岩体边坡的稳定性研究认为：客观的地质模型、恰当的本构关 系、正确的计算参数、有效的计算方法是裂隙岩体模拟计算的 4 个关键问题，抓住并解决好这 4 个方面的问题， 是裂隙岩体数值分析取得可靠成果的关键。提出裂隙岩体稳定性模拟计算的节理有限元法(JFEM)，视裂隙岩体为 由岩块和离散裂隙网络组成的二元结构，同时考虑岩块和离散裂隙的属性，充分体现岩块和岩块接触作用的非线 性关系。首先，基于 Jaeger 单结构面理论，应用 JFEM 计算裂隙岩体的抗压强度，以验证 JFEM 的可靠性；其次， 引入离散裂隙网络模型(DFN)，重点探讨基于 Voronoi 模型、Baecher 模型和 Veneziano 模型的裂隙岩体稳定性计 算问题，岩块和节理的本构关系分别采用广义的 Hoek-Brown 准则和 Barton-Bandis 剪切强度准则，应用强度折减 法计算裂隙岩体的稳定系数，并对裂隙岩体网络模型中关键参数取值对岩体的稳定性影响进行探讨。研究结果可 为裂隙岩体的稳定性评价提供一个新的思路，为工程决策提供理论依据。 

关键词：岩石力学；节理有限元法；裂隙岩体；离散裂隙网络；Barton-Bandis 剪切强度准则

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