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裂隙岩体作为具有复杂地质特性的地质体而表现出特殊的力学性质,许多科学问题与工程问题都与岩体的力学特性有关,如岩体的不均匀变形、应力释放后岩体强度的弱化、高应力条件下的硐室围岩的片帮等等。虽然针对岩体力学特性已开展了许多研究工作,但是定量化的理论研究还不充分。 本文以统计岩体力学作为理论基础,选取强度和弹性模量作为主要对象,从定量化的角度研究了裂隙岩体的力学特性。同时,考虑到岩体力学性质也受控于岩体结构力学效应和环境因素力学效应,本文还研究了结构面几何、力学参数以及应力环境和静水压力对岩体力学性质的影响。本文的主要研究内容和成果如下:1.结合统计岩体力学强度判据和莫尔-库伦准则,研究了含单组结构面岩体的四种基本破坏模式和破坏发生的条件,并依据岩石和结构面力学参数关系将含单组结构面岩体分为四类。 2.应用统计岩体力学分析方法,从卸荷应变能和卸荷应变率的角度对岩体的卸荷变形行为进行了研究。 3.弱化和各向异性是裂隙岩体的主要力学特性,以统计岩体力学为基础,计算了全空间范围内岩体的强度和弹性模量值,并通过定义裂隙岩体强度和弹性模量的弱化系数和各向异性指数对岩体力学性质的弱化和各向异性进行定量描述。 4.岩体的强度和弹性模量随轴向应力与结构面法线夹角的变化而变化,并在夹角值为处最低;岩体强度与弹性模量的弱化与结构面半径和密度呈正相关,与结构面摩擦角和粘结力成反相关。 5.随着围压的增大和静水压力的减小,岩体强度与弹性模量的弱化程度降低、各向异性程度发生改变,并可能发生结构面应力锁固现象。针对这一现象,推导了结构面发生应力锁固的临界围压表达式。 6.将理论研究应用于某水电工程,结果表明,基于岩体卸荷应变率划分边坡岩体卸荷带的方法是可行性和并且有定量化的优越性;利用统计岩体力学方法所计算的岩体强度和弹性模量与原位力学试验结果相近,但计算值更能反映了现场岩体的弱化规律和各向异性程度。