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循环剪切荷载作用下含二阶起伏体模拟岩石节理力学特性研究
【摘要】
本篇论文以循环剪切荷载为载荷条件，对含有二阶起伏的岩石节理模型进行了力学特性模拟研究。通过数值模拟，探究了荷载与岩石节理之间的相互作用，研究发现，岩石节理的特性随着荷载的循环作用而发生变化，功率滑移曲线呈现出典型的“S”型曲线，岩石节理的接触面随着荷载的循环变化发生了变形，其中断裂面随着荷载循环次数的增加而发生了明显的应力集中现象。本文研究成果有望在岩石力学领域中具有一定的应用前景。
【关键词】岩石节理，循环剪切荷载，断裂面，接触面，功率滑移曲线
【正文】
一、引言
岩石节理作为岩石固有的缺陷，在岩石力学中扮演着重要的角色。在工程领域中，研究岩石节理的力学特性，对于岩石的稳定性、岩石钻探、岩体挖掘等方面的问题具有重要的参考价值。因而，对岩石节理的研究一直是岩石力学领域的热点之一。
二、模型及数值模拟
为了研究循环剪切荷载作用下含有二阶起伏的岩石节理的力学特性，本文采用了数值模拟的方法。
本文模拟所使用的节理模型为有一定厚度的岩板，并在岩板内部设置了二阶起伏的岩石节理。岩板长度为20cm，宽度为10cm，厚度为3cm，并在上下两个端部分别设置了固定支撑。本文所采用的数值模拟软件为ANSYS软件，模拟时采用欧拉悬挂法进行计算，以减少计算误差。
模拟过程中，设置循环剪切荷载，荷载范围为0~10KN，循环次数为5，10，20，30，40次，通过计算得到岩石节理的接触面积、断裂面积及功率滑移曲线并与变形情况进行分析。
三、结果与分析
从模拟结果中，可以看出岩石节理的特性随着荷载的循环作用而发生变化。随着荷载循环次数的增加，岩石节理的接触面积和断裂面积逐渐变化，其中断裂面随着荷载循环次数的增加而发生了应力集中现象。此外，通过计算得到的功率滑移曲线也进行了分析。结果表明，岩石节理的功率滑移曲线呈现出典型的“S”型曲线，具有明显的滞后效应，这也说明循环剪切荷载对岩石节理的影响是明显的。
四、结论
通过数值模拟的研究，得出了循环剪切荷载作用下含二阶起伏体模拟岩石节理力学特性的结论。研究发现，荷载对岩石节理的力学性质有明显的影响，并且随着荷载循环次数的增加，岩石的应力集中现象也逐渐加剧。本文研究成果为岩石力学领域提供了一定的理论基础，并有望在相关的技术领域中产生一定的应用前景。