工程岩体作为大型工程中建筑物的地基和建筑物的环境,是由岩石块体和非连续节理(裂隙)组成的地质结构体。在工程扰动和地质环境的作用下,相邻节理(裂隙)的扩展和相互贯通是工程岩体的主要破坏形式。在工程岩体中,地下水赋存于岩体的裂隙中,其通过对裂隙面的水力作用,使岩体原有的裂隙(或空隙)发生扩展和相互连通的物理现象,就称为水力劈裂。在处于高水头、大埋深等恶劣水文地质条件下的岩体工程中,水力劈裂是影响着岩体及其之上工程建筑物稳定性的重要因素之一。 本文通过裂纹内充水状态下的水力特性分析,研究水压对裂纹面的作用形式与特点,考虑裂纹面水压作用对岩体裂纹尖端区域的应力场、应变场和位移场的影响,及由此而产生的岩体变形及裂纹开裂扩展。在充分认识岩体水力劈裂的机理和以往研究成果的基础上,本文利用无单元法能较好分析裂纹开裂的优点,结合线弹性断裂力学理论,给出考虑裂纹面水压力作用下的修正J积分,计算水力劈裂状态下复合型裂纹的应力强度因子,并依此编制了模拟岩体水力劈裂的无单元法程序。 从数值方法上来说,本文应用无单元法模拟岩体水力劈裂本身就是一个新的尝试,依据的是无单元法对裂纹开裂模拟的优势;在计算推导上,本文考虑了裂纹面上水压作用和岩体的体力作用,给出了复合型裂纹条件下的裂尖应力强度因子的计算式。本文编制的程序以准静态的方式对裂纹开裂进行追踪,能较好的描述裂纹开裂的轨迹;能对含倾斜的多裂纹情况下的岩体进行水力劈裂模拟;能较好的反映出裂纹间的相互影响。