等效连续介质法和非连续介质法计算结果对比

表5-2和表5-3分别给出了基于等效连续介质法和非连续介质法的导流洞围岩在不同水平应力系数下不同截面处的x方向最大位移以及z方向最大位移的计算结果。图5-13为两种方法所求得的不同截面处导流洞围岩最大位移均值的对比图。分析两种方法的计算结果可得出以下结论:

(1)等效连续介质法所得的导流洞围岩各截面处最大位移的均值与非连续介质法研究结果非常相近，两种方法所得的结果差异小于5%。说明采用基于REV及其力学性质的等效连续介质法分析导流洞围岩的变形特征是合理的。同时也证明本书基于复杂裂隙岩体结构面网络模拟成果研究裂隙岩体力学性质的尺寸效应，获取REV尺寸及其力学性质，并采用等效连续介质法研究复杂裂隙岩体稳定性的这一套研究思路是有效的。

(2)对于相同的水平应力系数，非连续介质法的最大位移均值计算结果略大于等效连续介质法，这可能是由于岩体中结构面相互交切在导流洞围岩处形成一系列不稳定块体，这些不稳定块体构成导流洞围岩变形破坏的关键因素，而等效连续介质法虽通过参数考虑了岩体中结构面的影响，但是这种参数上的等效和均化在某种程度上弱化了开挖作用下围岩中结构面的影响。由此可以看出，等效连续介质法能从整体上描述裂隙岩体的宏观性质，在描述一些局部的变形破坏特征时与实际情况略有差别，但在研究区导流洞围岩变形特征的研究中这种差别并不明显。

表5-3　不同水平应力系数下导流洞不同截面处的最大位移计算结果(非连续介质法)

图5-13　等效连续介质法与非连续介质法导流洞围岩最大位移均值结果对比

(3)从导流洞围岩最大位置的数值上来看，不同的水平应力系数下(0.3～1.5)，基于等效连续介质法的导流洞右壁x方向最大位移范围为(2.89～20.41)×10－4m，导流洞左壁x方向最大位移范围为(3.02～20.08)×10－4 m，导流洞围岩顶板z方向最大位移范围为(9.79～12.10)×10－4m，导流洞围岩底板z方向最大位移范围为(12.90～13.93)×10－4m。不同的水平应力系数下(0.3～1.5)，基于非连续介质法的导流洞围岩右壁x方向最大位移范围为(4.15～20.10)×10－4m，导流洞围岩左壁x方向最大位移范围为(2.68～24.63)× 10－4m，导流洞围岩顶板z方向最大位移范围为(7.26～16.23)×10－4m，导流洞围岩底板z方向最大位移范围为(12.08～18.05)×10－4m。两种方法的计算结果均表明，导流洞围岩变形量很小(小于2.5mm)。非连续介质模型的计算结果显示各截面处导流洞围岩均不存在塑性破坏区，说明导流洞稳定性较好，与现场导流洞的实际情况非常吻合。需要注意的是，由于本例中导流洞围岩处于弹性变形阶段，因此在等效连续分析模型中采用正交各向异性弹性本构模型对导流洞的变形特征进行分析是合理的;若工程岩体稳定性较差，也可结合尺寸效应数值试验研究所获得的REV 力学参数采用理想弹塑性本构模型和摩尔-库仑破坏准则来描述裂隙岩体的力学性质对工程岩体的稳定性进行评价。