類砌體結構型危巖座潰解體力學機制研究.pdf

1、危巖崩塌是灰?guī)r地區(qū)一類常見的地質災害,有別于紅層地區(qū)危巖崩塌,其具有崩塌規(guī)模大、破壞模式復雜以及崩塌危巖解體導致破壞范圍大和致災后果嚴重的特點。灰?guī)r地區(qū)危巖體內層面及其它各類結構面較發(fā)育,受各類結構面橫豎交錯切割,巖體完整性較差,具有典型的類砌體結構特征,在座潰破壞模式條件下,崩塌過程極易產生解體效應,故開展灰?guī)r地區(qū)類砌體結構型危巖座潰解體研究,積極探索座潰解體過程所蘊含的相關力學機理,尋找灰?guī)r地區(qū)危巖體崩塌解體力學判據,服務于危巖地區(qū)

2、高位危巖崩塌地質災害危險性評估具有重要意義。本文以重慶南川金佛山甄子巖危巖崩塌體為研究對象,在對其進行地質模型概化的基礎上采用波動力學、斷裂力學等方法對危巖崩塌解體過程進行了理論分析,初步探討并揭示了類砌體結構型危巖座潰解體力學機制,相關研究成果如下:
　　(1)將灰?guī)r地區(qū)危巖體概化為類砌體結構模型,基于應力波在結構面間傳播時具有非線性位移不連續(xù)特點,采用非線性方法,在時域范圍內建立了結構面非線性位移不連續(xù)模型（雙曲模型）,同時依

3、據所建立的非線性模型,利用結構面間的應力-應變關系,在時域內推導了沖擊應力波在非線性法向變形結構面間傳播的波動方程,初步揭示了沖擊應力波在多層結構面間的傳播規(guī)律。
　　(2)基于斷裂力學和波動力學,研究發(fā)現危巖體內沖擊應力波的傳播方向與裂紋動態(tài)擴展方向近于垂直,裂紋面處產生的反射拉伸波與入射波相互疊加,垂直于裂紋面方向的應力場表現出拉-壓交替動態(tài)變化,裂紋擴展具有“波浪式”動態(tài)演化特征。
　　(3)類砌體結構型危巖體解體是沖

4、擊應力波與結構面相互作用的結果,沖擊應力波在裂紋處產生的拉應力將加劇裂紋的擴展,通過對沖擊應力波垂直入射結構面裂紋時產生的拉應力進行求解,建立了沖擊應力波作用下裂紋尖端應力強度因子表達式。
　　(4)從能量角度剖析,危巖體沖擊下座伴隨著能量的變化,主要表現為危巖體的重力勢能轉化為彈性勢能、動能以及表面能。當裂紋擴展所釋放的彈性應變能大于裂紋建立新表面所需的表面能時,裂紋就將會發(fā)生自行擴展,為此本文提出了類砌體結構型危巖結構面斷裂的