1 引言

2007年5月, 在溫哥華舉辦的第一屆Canada-U.S.巖石力學會議上, Itasca公司提交了一篇論文<節理化巖石的合成巖體模型---A Synthetic Rock Mass Model for Jointed Rock>, 這篇論文成為后來巖石工程最熱的一個研究方向. 不幸的是, 這篇高引的論文給我們的GeotechSet數據集造成了非常大的冗余. 因此決定對synthetic rock mass文件夾內的文件(295篇論文)進行清理. 清理之后的數據保存在如下數據集中:

• A synthetic rock mass model for jointed rock

• Synthetic Rock Mass

• Synthetic rock mass modeling

• synthetic rock mass model

• Use of Synthetic Rock Masses

• Lattice-Spring Method

• Bonded-Particle Model

本公眾號以前的SRM筆記(Top 5)參看以下鏈接:

段落相似度查詢---Bonded Particle Model (BPM)

離散斷裂網絡(DFN)[P4]: 創建一個合成巖體SRM

合成巖體模擬[Synthetic Rock Mass (SRM) modeling]

離散格點方法(Lattice-Spring Method)

一個階段性的小結: 離散斷裂網絡DFN

2 SRM的實現

合成巖體模型SRM是Itasca提出的一種新的方法論, 目的是用來估算節理化巖體的力學行為. 在過去, 預測節理化巖體強度和變形最廣為接受的方法是基于半經驗估計的Hoek-Brown破壞準則, 然而Hoek-Brown準則沒有強調巖體的脆性行為, 這也部分地造成Hoek-Brown準則的估算有時會引起人們的懷疑, 例如<Hoek的巖體變形模量經驗估計---Is it reliable ?>. 而在塊體崩落法和分段崩落法中, 考慮巖石從峰值強度到巖石的完全破碎過程是必須的.

SRM使用PFC3D建立的BPM模型表示原巖, 用離散斷裂網絡DFN表示節理, 如下圖所示, 來估算巖體的強度屬性和變形屬性, 從而預測巖體的脆性斷裂行為.       

建模方法是把斷裂信息(即斷裂幾何形狀和特性)疊加到BPM模型上。即BPM對完整巖石建模，通過修改斷裂接觸點處的接觸模型引入斷裂的力學行為。由于PFC模型本質上是離散的，因此破壞可能在完整的BPM區域和沿斷裂面發生。

SRM克服了早期工作中存在的模型尺寸和表示節理的限制，允許快速構造和測試直徑為10-100米的中等到嚴重節理化的巖石樣本，這些巖石含有數千個非貫通性節理。SRM模擬用于估算巖體的峰前屬性(模量、損傷閾值、峰值強度)和峰后屬性(脆性、殘余強度、破碎)，并用于分析大規模邊值問題(例如巖體邊坡穩定性)。SRM模擬允許考慮三維大型復雜非貫通性節理網絡以及塊體斷裂，包括不完整節理對塊體強度的影響。

一個通用的SRM數值模擬步驟如下:(1) 根據現場數據建立離散斷裂網絡DFN; (2) 對構造的DFN模型進行了隨機抽樣，按恒定的高寬比分離出N個立方樣本進行模擬; (3) 對每個立方樣本進行強度試驗, 并記錄了每個樣本的全部應力應變行為。這種方法為確定大規模巖體樣本的復雜構成行為提供了一種方法。這在實驗室中通常很難實現或不可能實現。