复杂节理岩体考虑偶应力影响的本构模型及数值模拟

节理的存在使得岩体不再均匀连续，也就无法满足传统连续介质理论的基本假定，所以基于传统连续介质理论的隐式等效分析模型存在理论上的局限性，影响了实际工程中的分析效果。Cosserat介质理论由于引入了特征尺度，能够考虑介质微观尺度存在的影响，模拟具有微结构介质的力学行为具有优势。本研究拟以Cosserat介质理论为基础，针对具有多组正交和斜交节理的岩体，从对微结构的分析入手，首次考虑复杂节理岩体每组节理产状和各组节理相对拓扑关系，建立包含有偶应力与曲率等高阶量的二维和三维本构模型，同时通过对复杂岩体开挖试验及实际工程进行数值模拟，进一步验证优化模型，以期将来在岩体工程实践中得到更广泛应用。由于充分考虑了节理产状以及岩体微结构特征，又具有隐式模型的方便性，研究成果具有广阔的工程应用前景。