基于分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)的圍巖力學(xué)參數(shù)估算

(西安科技大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院，西安 710054)

1 研究背景

圍巖力學(xué)參數(shù)是地下巖體工程進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)，對(duì)工程安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要影響[1]。目前，確定圍巖力學(xué)參數(shù)的常用方法有：直接法和間接法。其中直接法在室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線讀出或擬合得到巖體力學(xué)參數(shù)，但該方法受制于巖體結(jié)構(gòu)面存在，實(shí)際測(cè)試結(jié)果與真實(shí)情況往往存在一定差距，且試驗(yàn)成本較高，這使得間接法在一定條件下得到廣泛應(yīng)用。間接法包括經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則推算法、反分析法及數(shù)值試驗(yàn)方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算方法、數(shù)值分析理論的發(fā)展，綜合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)，模擬巖體節(jié)理裂隙、研究不同尺度的“巖體試件”力學(xué)行為的數(shù)值試驗(yàn)方法得到迅速發(fā)展，并越來(lái)越得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。

目前，數(shù)值試驗(yàn)方法包括連續(xù)介質(zhì)數(shù)值試驗(yàn)和離散元數(shù)值試驗(yàn)。連續(xù)介質(zhì)數(shù)值試驗(yàn)研究方面，周維垣和楊延毅[2]較早提出一種確定節(jié)理巖體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)法。基于節(jié)理裂隙的野外勘探資料建立巖體模型，模擬獲得巖體變形模量、抗剪強(qiáng)度參數(shù)特征值；盛謙等[3-4]運(yùn)用彈塑性有限元數(shù)值方法研究了三峽船閘區(qū)典型地段節(jié)理裂隙巖體宏觀力學(xué)參數(shù)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)與強(qiáng)度特征；梁正召等[5]采用細(xì)觀彈性損傷模型和有限元法(FEM)來(lái)實(shí)現(xiàn)巖石三維破裂過(guò)程的數(shù)值模擬；于慶磊等[6]應(yīng)用數(shù)字圖像技術(shù)對(duì)巖石材料細(xì)觀分布進(jìn)行精確測(cè)量，獲得可反映巖石非均勻性的平臺(tái)巴西盤數(shù)值模型；麥戈等[7]基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法，引入Weibull隨機(jī)概率分布表征巖石非均質(zhì)特性與損傷局部化現(xiàn)象，建立了巖石細(xì)觀力學(xué)模型，對(duì)不同摩擦因數(shù)下的巖石試件單軸壓縮試件進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)分析。離散元數(shù)值試驗(yàn)方面，李世海等[8]采用了三維離散元模擬了含節(jié)理巖塊的單軸壓縮試驗(yàn)；程?hào)|幸等[9]應(yīng)用離散元3DEC進(jìn)行了巖石數(shù)值單軸壓縮試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)以及巖體結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)；徐金明等[10]基于非連續(xù)介質(zhì)理論的顆粒流方法，獲得了巖體的顆粒接觸力、顆粒接觸模量、接觸連接強(qiáng)度和連接剛度比等細(xì)觀力學(xué)參數(shù)。

以上研究方法及成果為數(shù)值試驗(yàn)確定圍巖力學(xué)參數(shù)提供了較好的參考與借鑒，但均存在一個(gè)典型問(wèn)題，即：數(shù)值試驗(yàn)?zāi)M對(duì)象不明確。其模擬與工程實(shí)際中不同圍巖類別下的巖體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)性不佳，這使得模擬結(jié)果在工程實(shí)際中的參考性受到一定限制。而解決該問(wèn)題的途徑應(yīng)基于工程實(shí)際，依據(jù)圍巖分類結(jié)果選擇不同圍巖類別代表性結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)值建模及數(shù)值試驗(yàn)，確定相關(guān)力學(xué)參數(shù)。

本文根據(jù)徐光黎等[11]分析分解模型的研究思路，提出一種采用分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)估算圍巖力學(xué)參數(shù)的新方法，依據(jù)圍巖分類體系結(jié)果，基于圓盤中心點(diǎn)Monte Carlo方法隨機(jī)分布方法，構(gòu)建不同圍巖類別的三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模型；借助試驗(yàn)成果將得到的完整巖塊及相關(guān)結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)值作為模型的基本輸入?yún)?shù)，并應(yīng)用有限元法實(shí)現(xiàn)對(duì)單軸壓縮、三軸壓縮等試驗(yàn)的模擬，以完成對(duì)不同類別圍巖力學(xué)參數(shù)值的確定。本研究可為準(zhǔn)確估算不同圍巖類別力學(xué)參數(shù)提供了一條新途徑。

2 不同圍巖類別對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建

巖體結(jié)構(gòu)空間分布特征指標(biāo)反映了巖體結(jié)構(gòu)空間展布狀況，其主要包含結(jié)構(gòu)面組數(shù)、產(chǎn)狀、跡長(zhǎng)、平均間距及連通性等幾何形態(tài)描述指標(biāo)。正是由于巖體結(jié)構(gòu)面的空間展布尺寸的增大，巖體質(zhì)量出現(xiàn)顯著降低。本文根據(jù)大崗山水電站地下廠房區(qū)圍巖分類標(biāo)準(zhǔn)，得出了圍巖類別與巖體空間分布特征指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1。

表1 大崗山地下廠房區(qū)圍巖類別與巖體結(jié)構(gòu)空間分布狀況指標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系

基于圍巖類別與巖體空間分布特征指標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，假定節(jié)理形狀為薄圓盤狀，且節(jié)理半徑(長(zhǎng)度)符合正態(tài)分布形式，通過(guò)控制結(jié)構(gòu)面間距及組數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圓盤中心點(diǎn)數(shù)目的控制。此后，考慮節(jié)理巖體尺寸效應(yīng)代表性單元體積(REV)影響，以Ⅱ類圍巖為測(cè)試對(duì)象，通過(guò)選擇不同尺寸的立方體范圍進(jìn)行模擬測(cè)試，最終從準(zhǔn)確性與方便性角度出發(fā)，選取10 m×10 m×10 m的立方體范圍進(jìn)行結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建，并應(yīng)用Monte Carlo隨機(jī)模擬方法實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)理中心點(diǎn)坐標(biāo)的空間隨機(jī)展布。通過(guò)控制節(jié)理半徑、產(chǎn)狀來(lái)構(gòu)建其結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖，詳細(xì)操作應(yīng)用澳大利亞阿德萊德大學(xué)的C. S. Xu和P. Dowd[12]聯(lián)合開(kāi)發(fā)的三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬程序FracSim 3D予以實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果的對(duì)應(yīng)性，應(yīng)用FracSim 3D確定節(jié)理中心點(diǎn)數(shù)目時(shí)，均采用該類別對(duì)應(yīng)的中間值進(jìn)行。以Ⅱ類圍巖為例，現(xiàn)應(yīng)用70 cm間距和2組節(jié)理來(lái)予以控制，則相應(yīng)地，對(duì)成組的節(jié)理長(zhǎng)、短半徑分別采用4～5 m，2～3 m取值范圍處理；而對(duì)非成組節(jié)理長(zhǎng)、短半徑分別采用1.5，1.0 m的等效處理方法。節(jié)理產(chǎn)狀可采用廠房區(qū)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀組合產(chǎn)狀，目前選用5組產(chǎn)狀予以三維網(wǎng)絡(luò)模擬生成。依據(jù)產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)數(shù)目排序依次為：N7°E/NW∠67°，N89°E/SE∠78°，EW/N∠81°，N20°W/SW∠75°，N31°E/SE∠17°，故隨著圍巖類別降低，逐漸啟用下一組產(chǎn)狀，詳細(xì)模擬結(jié)果見(jiàn)圖1(a)。同樣，應(yīng)用上述方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)Ⅲ-Ⅴ類圍巖三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬圖的構(gòu)建，如圖1(b)至圖1(d)所示。圖1中黑色截?cái)嗝鏋殡S機(jī)取樣面。

圖1 Ⅱ—Ⅴ類圍巖對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖

通過(guò)調(diào)整截?cái)嗝娴膞，y，z坐標(biāo)方向與大小，隨機(jī)從三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖中截取不同方向上的二維節(jié)理圖，本文選取從x，y，z3個(gè)相互垂直角度中央部位截取斷面，并參考135°斜交xy面以反映巖體結(jié)構(gòu)的空間各向異性特征，以Ⅱ類圍巖為例，截取不同方向的二維節(jié)理分布圖(見(jiàn)圖2)。同樣，亦可從Ⅲ—Ⅴ類圍巖三維結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬圖隨機(jī)布置截面，截取不同方位的二維節(jié)理分布圖(見(jiàn)圖3)，為下一步進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)提供原始試驗(yàn)幾何模型。

圖2 Ⅱ類圍巖三維網(wǎng)絡(luò)圖中不同方向截取的節(jié)理分布圖

圖3 Ⅲ—Ⅴ類圍巖三維網(wǎng)絡(luò)圖截取典型二維節(jié)理分布圖(平行于xy面，z=5處垂直截取)

3 分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)技術(shù)要求

考慮巖體強(qiáng)度、變形的大小體現(xiàn)為巖塊與結(jié)構(gòu)面聯(lián)合抵抗作用的大小，基于有限元數(shù)值方法等效模擬節(jié)理巖體加載受力過(guò)程。首先，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)邊界條件控制，該過(guò)程應(yīng)盡量與現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)保持一致；此后，試驗(yàn)過(guò)程中不斷調(diào)整圍壓大小模擬加載、卸載過(guò)程，通過(guò)觀察巖體“試樣”位移變化情況來(lái)判定“試樣”是否發(fā)生大變形破壞，記錄對(duì)應(yīng)破壞點(diǎn)及加載過(guò)程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，進(jìn)而通過(guò)相關(guān)擬合、判定方法實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體力學(xué)參數(shù)的確定。本文主要采用Phase 2D程序[13]對(duì)Ⅱ—Ⅴ類圍巖截取的二維節(jié)理分布模型圖予以數(shù)值試驗(yàn)分析。

3.1 分析分解模型介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系選取標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 完整巖石本構(gòu)關(guān)系的選取

巖石本構(gòu)關(guān)系是建立巖石幾何形態(tài)與力學(xué)性狀的重要途徑。目前，Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型是巖土工程領(lǐng)域常用的2種模型，其中前者在巖石工程應(yīng)用更為適用，而后者更適用于對(duì)軟質(zhì)黏土的模擬；而Hoek-Brown模型、通用Hoek-Brown模型是對(duì)巖體變形、破壞狀況的經(jīng)驗(yàn)性模型，相關(guān)參數(shù)如m，s，a，GSI等的確定需要借助一定人為經(jīng)驗(yàn)。本文選取最為通用的Mohr-Coulomb模型作為完整巖塊本構(gòu)關(guān)系模型。

3.1.2 節(jié)理面本構(gòu)關(guān)系的選取

目前，Barton-Bandis模型主要用于對(duì)節(jié)理剪切強(qiáng)度特征的模擬，需考慮節(jié)理的粗糙程度指標(biāo)JRC和壓縮強(qiáng)度指標(biāo)JCS等；基于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)隨機(jī)性結(jié)構(gòu)面粗糙度、壁面強(qiáng)度特征的大量測(cè)試，本文應(yīng)用針對(duì)性更強(qiáng)的Barton-Bandis模型實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)面本構(gòu)關(guān)系的模擬。

3.2 分析分解模型中介質(zhì)力學(xué)參數(shù)確定

基于完整巖塊與結(jié)構(gòu)面對(duì)應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系模型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖體結(jié)構(gòu)精細(xì)化描述體系結(jié)果，得到完整巖塊與結(jié)構(gòu)面各自對(duì)應(yīng)的相關(guān)力學(xué)參數(shù)值。其中節(jié)理面Barton-Bandis模型中JRC，JCS值確定方法介紹如下。

粗糙程度指標(biāo)JRC值大體參考Barton標(biāo)準(zhǔn)輪廓曲線對(duì)比法(經(jīng)驗(yàn)類比法)[14]予以確定。依據(jù)杜時(shí)貴簡(jiǎn)易縱剖面儀制作及量測(cè)方法，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易粗糙度量測(cè)儀，實(shí)測(cè)獲得隨機(jī)結(jié)構(gòu)面粗糙度輪廓曲線，與Barton標(biāo)準(zhǔn)輪廓圖對(duì)比可快速得知對(duì)應(yīng)的節(jié)理粗糙度JRC值；而壓縮強(qiáng)度指標(biāo)JCS借助Muller試驗(yàn)獲得的回彈實(shí)測(cè)值R和容重γ與其經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式[15]：

lg(JCS)=0.008 8γR+1.01 。

(1)

其中，回彈實(shí)測(cè)值R依據(jù)場(chǎng)回彈儀測(cè)試對(duì)應(yīng)的硬性結(jié)構(gòu)面平均值予以選取。據(jù)此，得到完整巖塊與結(jié)構(gòu)面分別對(duì)應(yīng)的力學(xué)參數(shù)值如表2所示。

表2 大崗山地下廠房區(qū)完整巖塊與結(jié)構(gòu)面對(duì)應(yīng)力學(xué)參數(shù)值

3.3 數(shù)值試驗(yàn)加載方式控制

3.3.1 單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)加載方式控制

利用Phase2D程序進(jìn)行“試樣”單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)時(shí)，考慮結(jié)構(gòu)面的發(fā)育對(duì)巖體強(qiáng)度控制性作用，若簡(jiǎn)單照搬室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)方法，極易出現(xiàn)巖體在不均勻荷載影響下，在較小外力作用下沿結(jié)構(gòu)面的貫通性失穩(wěn)。故此處采用在其左右邊界施加一定的圍壓作用(0.5 MPa)，在其底部邊界通過(guò)施加雙向位移約束控制，然后，在程序中設(shè)置“時(shí)間步長(zhǎng)”對(duì)其上覆逐步施加軸向壓力(其中Ⅱ類圍巖以2 MPa為初始荷載；此后每步增加2 MPa均布荷載，Ⅲ類圍巖以2 MPa為初始荷載，此后每步增加1 MPa；Ⅳ—Ⅴ類圍巖以1 MPa為初始荷載，后每步增加0.5 MPa)進(jìn)行控制，而后根據(jù)觀察不同步長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)的位移變形特征來(lái)判斷“試樣”是否已加載破壞。

但考慮本程序自身存在的缺陷，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加載，為準(zhǔn)確反映單軸壓縮試驗(yàn)巖體峰值強(qiáng)度特征，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程仍按照2 MPa為初始荷載，但在根據(jù)其位移變形特征確定其完全破壞后，通過(guò)在該2 MPa區(qū)間內(nèi)進(jìn)行細(xì)化加載，將加載步距控制在0.2 MPa，且在某個(gè)加載段內(nèi)出現(xiàn)新增位移較前一個(gè)加載段增幅超過(guò)50%，即認(rèn)為“試樣”已加載破壞，對(duì)應(yīng)的該區(qū)段為巖體應(yīng)力峰值強(qiáng)度。

3.3.2 三軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)加載方式控制

三軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)按照室內(nèi)三軸試驗(yàn)方法，首先，在“試樣”左右邊界施加合適的圍壓(2 MPa)，接著，開(kāi)始逐步施加一定的軸向壓力，每增加一次，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的位移和應(yīng)力。當(dāng)2個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)出現(xiàn)位移差值明顯增加，增幅達(dá)到50%以上時(shí)，可認(rèn)為試樣出現(xiàn)破壞，記錄此時(shí)對(duì)應(yīng)的σ1-σ3數(shù)值； 而后，變換圍壓作用(每步增加2 MPa均布荷載)，同樣進(jìn)行軸壓增加試驗(yàn)直至破壞，記錄各自對(duì)應(yīng)的σ1-σ3值。最后，應(yīng)用記錄σ1-σ3值得到一系列應(yīng)力摩爾圓，推算其對(duì)應(yīng)巖體黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ值。

4 分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果討論

4.1 單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果

以Ⅱ類圍巖平行于xy面，z=5處垂直截取的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)果為例，通過(guò)構(gòu)建其對(duì)應(yīng)的分析分解模型，而后應(yīng)用Phase 2D程序進(jìn)行“試樣”單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)，圍壓均為0.5 MPa,上覆荷載σy取值范圍2～16 MPa，每2 MPa遞增。當(dāng)上覆均布荷載增加至16 MPa時(shí)，“試樣”相對(duì)變形驟增，可認(rèn)為其大變形破壞，此時(shí)對(duì)應(yīng)的均布荷載值可認(rèn)為是該“試樣”對(duì)應(yīng)的單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值試驗(yàn)值，詳細(xì)加載過(guò)程變形狀況見(jiàn)圖4。

圖4 Ⅱ類圍巖數(shù)值試驗(yàn)加載過(guò)程變形狀況(平行于xy面，z=5截面)

同樣，對(duì)Ⅱ-Ⅴ類圍巖不同方向截取的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬圖進(jìn)行分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)，每類巖體進(jìn)行4個(gè)不同方向的單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)，分別得到各自對(duì)應(yīng)的單軸抗壓強(qiáng)度值，匯總結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 Ⅱ—Ⅴ類圍巖單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，不同圍巖類別對(duì)應(yīng)的單軸抗壓強(qiáng)度值為：Ⅱ類σcm=13.8～18.2 MPa；Ⅲ類σcm=7.8～11.6 MPa；Ⅳ類σcm=1.8～7.4 MPa；Ⅴ類σcm= 1.4～6.2 MPa。

同樣，將數(shù)值試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)估算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(表3)發(fā)現(xiàn)，Ⅱ-Ⅲ類數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果與抗壓強(qiáng)度參數(shù)擬合估算式結(jié)果大體上吻合，而較Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則，圍巖強(qiáng)度特征參數(shù)估算結(jié)果要總體偏小，這可能與施加的0.5 MPa的“防初始尺度大變形”圍壓有關(guān)，使得測(cè)試并非為真正意義上的“單軸試驗(yàn)”。而Ⅳ—Ⅴ類結(jié)果較為離散，但數(shù)值試驗(yàn)所反映的規(guī)律性特征仍較為明顯。

表3 不同圍巖類別抗壓強(qiáng)度σcm數(shù)值試驗(yàn)與估算結(jié)果對(duì)比

4.2 三軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果

均選取平行于xy面，z=5處垂直截取的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬圖，實(shí)現(xiàn)Ⅱ—Ⅴ類圍巖分析分解模型三軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)分析，以Ⅱ類圍巖分析結(jié)果為例，通過(guò)不斷改變圍壓得到不同σ1-σ3下對(duì)應(yīng)的系列摩爾應(yīng)力圓，見(jiàn)圖6。

圖6 Ⅱ類圍巖不同σ1-σ3下對(duì)應(yīng)的摩爾圓

同樣，應(yīng)用數(shù)值試驗(yàn)獲得Ⅲ—Ⅴ類圍巖在不同σ1-σ3下對(duì)應(yīng)的摩爾應(yīng)力圓，線性擬合可得到其各自對(duì)應(yīng)的黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ值。詳細(xì)結(jié)果Ⅱ類：c=1.85～2.0 MPa，φ=46°～50°；Ⅲ類：c=1.35～1.6 MPa，φ=42°～49°；Ⅳ類：c=0.95～1.2 MPa，φ=39°～44°及Ⅴ類：c=0.50～0.75 MPa，φ=32°～40°。

數(shù)值試驗(yàn)與圍巖分類估算法結(jié)果對(duì)比(表4)發(fā)現(xiàn)，Ⅱ—Ⅲ類數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果較工程經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則估算結(jié)果均整體偏小，而Ⅳ—Ⅴ類較工程經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則結(jié)果偏大，即體現(xiàn)為不同圍巖類別對(duì)應(yīng)黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ值無(wú)顯著離散特征。究其原因，一方面與初始分析分解模型有關(guān)，Ⅱ—Ⅴ類代表性結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖差異性不甚明顯；另一方面，建模過(guò)程中，對(duì)完整巖塊、結(jié)構(gòu)面賦值大體相同，受邊界約束條件限制，使得實(shí)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況出現(xiàn)不吻合情況，該結(jié)果仍有待進(jìn)一步討論。

表4 不同圍巖類別抗剪強(qiáng)度數(shù)值試驗(yàn)與估算結(jié)果對(duì)比

5 結(jié) 論

(1) 提出一種采用分析分解模型數(shù)值試驗(yàn)估算不同圍巖類別力學(xué)參數(shù)的新方法，實(shí)現(xiàn)基于圓盤中心點(diǎn)Monte Carlo隨機(jī)分布方法，借助FracSim 3D程序及多方位截取方法構(gòu)建分析分解模型，該方法可為不同圍巖類別力學(xué)參數(shù)數(shù)值試驗(yàn)提供原始數(shù)值模型。

(2) 應(yīng)用地下硐室已有試驗(yàn)成果，將分別得到的完整巖塊及相關(guān)結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)值作為模型基本輸入?yún)?shù)，并推薦完整巖塊、結(jié)構(gòu)面本構(gòu)模型分別為：Mohr-Coulomb模型、Barton-Bandis模型。

(3) 單軸數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果顯示，Ⅱ-Ⅲ類圍巖數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果與抗壓強(qiáng)度參數(shù)擬合估算結(jié)果大體吻合，而較Hoek-Brown準(zhǔn)則圍巖強(qiáng)度特征參數(shù)估算結(jié)果要總體偏??；三軸數(shù)值試驗(yàn)表明，Ⅱ-Ⅲ類圍巖數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果較工程經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、圍巖分類準(zhǔn)則估算結(jié)果均整體偏小，而Ⅳ-Ⅴ類圍巖數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果較工程經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、圍巖分類準(zhǔn)則結(jié)果偏大，有待進(jìn)一步的深入分析。

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