节理岩体的力学性质、稳定性等一直是国际岩体力学领域研究的热点和难点，尤其在围岩中共同存在薄弱夹层、孔洞、裂隙等多种组合缺陷现象，更使工程岩体的力学行为愈发复杂，给边坡、隧道等相关岩土工程施工设计带来严重威胁。针对该问题，岩土工程与水工结构研究院课题组成员通过开展大量的室内试验和数值模拟实验，在含贯通节理与孔洞组合缺陷的岩体力学特性及损伤演化规律的研究中取得了较大的进展。
课题组基于大量室内试验，采用二维颗粒流离散元程序（PFC2D）建立了贯通节理和孔洞缺陷组合的灰岩岩样数值模型，主要分析单轴压缩下组合缺陷模型的接触力链、裂纹演化特征等细观力学特性。得出了圆孔和贯通节理缺陷组合的叠加作用大大劣化了灰岩力学性能，并严重影响岩样模型内接触力链、垂直应力场分布以及裂纹起裂扩展过程。通过研究发现，圆孔缺陷主要具有诱发裂纹起裂、控制力链与垂直应力集中区分布和加剧模型内部损伤区域作用；贯通节理是裂纹萌生的主要区域，并主要在较高应力水平下影响着力链与垂直应力集中区分布形态以及裂纹发育的方向和数量，节理倾角的变化成为控制岩样破坏形态的主要原因；组合缺陷模型的起裂应力显著降低，起裂裂纹主要为拉伸裂纹，起裂位置均先出现在贯通节理内，组合缺陷致使模型更易变形破坏。研究结果对揭示含有贯通节理和孔洞组合缺陷岩体的复杂力学特性和细观变形破坏规律有一定的理论意义，也为工程岩体的安全施工与稳定性控制措施提供参考。
不同模型弹性模量、峰值应力与起裂应力曲线
相关研究得到了国家重点研发计划项目（2019YFC1509704）的支持。成果论文发表在岩体力学领域著名期刊Theoretical and Applied Fracture Mechanics（中科院二区）上。
论文连接：https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103572
