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本论文以节理岩体为研究对象，采用有限元数值模拟、理论分析和工程岩体分级等方法和手段，紧紧围绕节理岩体宏观变形特性的结构效应这一科学问题，开展了系统深入的研究工作。主要有以下几个方面:
(1)应用有限元数值分析方法，开展了刚性承压板变形试验的计算机模拟工作，得到了节理岩体加卸载变形曲线和应力-变形全过程曲线，实现了通过数值模拟再现现场试验曲线中的加卸载滞回现象;研究了节理岩体的变形特征，探讨了岩体加卸载变形曲线产生滞回现象的原因和机理。
(2)基于含规则贯通节理岩体的等效变形模量和泊松比的解析解，研究了节理的力学和几何参数对节理岩体等效变形参数的影响，同时对含两组正交节理岩体的等效变形模量的结构性及各向异性进行了研究;并采用有限元数值计算方法进行了验证和对比。
(3)以某水电站工程为背景，对坝区柱状节理岩体进行了二维有限元数值模拟，研究了节理岩体在水平方向和竖直方向的等效变形模量的结构效应。在水平方向，由于节理将岩体切割为块状，断面主要以不规则多边形为主，因此采用Voronoi图法，生成六边形节理网络，开展计算分析，研究节理网络的规则程度、平均边长等结构特征以及节理刚度的变化对节理岩体等效变形模量的影响。在柱状节理岩体竖直方向，节理网络可概化为含两组正交节理的四边形网络，采用有限元法进行模拟，分别研究节理的力学参数和几何特征，如节理组的间距、间距分布、错距比等，对柱状节理岩体的竖直向等效变形模量的影响。有限元计算结果与现场原位试验成果进行了对比和验证。
(4)基于Monte-Carlo法，生成随机节理网络，建立了含一组随机非贯通节理岩体的数值计算模型，探讨了节理倾角大小、倾角分布离散性、迹长大小、迹长分布特征以及节理密度等多个因素对节理岩体变形模量的影响规律，研究了随机节理岩体变形模量的结构效应。同时，建立了含两组随机节理岩体的数值计算模型，研究随机节理岩体的尺寸效应，得出随机节理岩体的REV尺寸与节理迹长的关系，指明REV尺寸约为最大迹长的10倍。并对REV尺度下，随机节理岩体在不同方向的等效变形模量进行了研究。
(5)在对国内外现有工程岩体分级方法总结的基础上，采用经验公式对某水电站工地的节理岩体的变形模量进行了评价。根据坝区岩体的地质和力学分类，采用RMR法、BQ法、GSI法等工程岩体分级方法估算了坝区不规则柱状节理岩体镶嵌块状结构和镶嵌碎裂结构岩体变形模量，研究表明:RMR法和GSI法能较好的反映该水电站柱状节理岩体的变形特性，基于经验公式的岩体变形模量评价与原位试验成果具有较好的一致性。基于工程岩体分级经验公式的岩体变形模量估算方法，在一定范围具有准确性，为估算节理岩体变形模量提供了一条合理的量化途径。