根据旋转后所得的各岩体模型结构面系统，引入假想结构面解决非贯通节理的建模问题，建立空间不同方向的三维离散元数值计算模型。岩块和结构面的本构模型及参数与4.4.3节保持一致。由于初始应力边界条件为各向同性，因此旋转后的应力边界条件保持不变。利用旋转后的岩体模型分别按照数值试验方案1、2和3进行数值试验，确定表征单元体在空间任意45°方向上的力学参数，计算结果如表4-9所示。图4-27为表征单元体力学参数折减系数在三维空间不同方向的变化曲线，其中方向i按照横坐标所表示的13个方向变化，图中同一样式的标记表示不同位置表征单元体旋转后的计算结果，虚线表示不同位置表征单元体力学参数的均值随空间方向的变化曲线。结果表明，表征单元体的抗压强度折减系数、变形模量折减系数及剪切模量折减系数均随着三维空间方向的变化而变化。
为了对比空间不同方向上表征单元体力学参数与结构面张量的关系，图4-28给出了表征单元体力学参数折减系数均值与结构面张量参数均值在空间不同方向的变化关系曲线。图4-28(a)为表征单元体抗压强度折减系数Si/SI与结构面张量参数Fjj+Fkk在三维空间不同方向的变化规律，其中i、j和k表示3个相互垂直的方向，方向i按照图中横坐标所示的13个方向发生变化，同时方向j和方向k也根据方向i的变化进行相应调整，从图4-28 (a)中可以看出，在三维空间各个方向上结构面张量参数Fjj+Fkk的数值越小，对应方向上裂隙岩体抗压强度Si越大，与4.5.2节研究得出的裂隙岩体抗压强度与结构面张量的关系规律一致。图4-28(b)为表征单元体变形模量折减系数DMi/EI与结构面张量参数Fii在三维空间不同方向的变化规律，结构面张量参数Fii的数值越小，对应方向上裂隙岩体变形模量DMi越大，与前述裂隙岩体变形模量与结构面张量的关系规律一致。图4-28(c)为表征单元体剪切模量折减系数Gi/GI与结构面张量参数Fjj+Fkk在三维空间不同方向的变化规律，从图中可以看出，结构面张量参数Fjj+Fkk的数值越小，对应方向上裂隙岩体剪切模量Gi越大，亦与前述裂隙岩体剪切模量与结构面张量的关系规律一致。图4-28表明，裂隙岩体中结构面系统的结构面张量方向分量对该岩体力学参数的各向异性特征有着重要影响。
表4-9 表征单元体空间任意45°方向上的力学参数值
注:*为该方向施压所得泊松比的均值;＊＊为与该方向垂直的平面上的剪切模量;图中数值均为不同位置表征单元体旋转后所得力学参数的均值。
图4-27 表征单元体力学参数折减系数在三维空间不同方向的变化规律
图4-28 表征单元体力学参数折减系数与结构面张量参数在三维空间不同方向的变化关系曲线
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