危巖損傷-斷裂聯(lián)合機理研究.pdf

1、危巖(Unstable rock)是三峽庫區(qū)重要的地質(zhì)災(zāi)害之一,迄今研究程度較低,其防治僅停留在概念設(shè)計層次.在危巖系統(tǒng)的研究體系中,發(fā)育機理是關(guān)鍵.該文在教育部訪問學(xué)者基金"危巖發(fā)育機理研究"的資助下,對三峽庫區(qū)的危巖損傷-斷裂機理進(jìn)行了初步研究,主要結(jié)論包括:1)危巖主控結(jié)構(gòu)面裂端損傷區(qū)是控制危巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵區(qū)域,危巖裂端應(yīng)力狀態(tài)可分為單拉、拉剪及壓剪等三種情況.對于第一類墜落式危巖,主控裂端受力機理主要為單拉機理,對于第二類墜落式

2、危巖和傾倒式危巖主要為拉剪機理,而對于滑塌式危巖主要是壓剪機理;不完全統(tǒng)計表明,危巖失穩(wěn)機理主要是單拉及拉剪機理.2)危巖裂端損傷區(qū)中損傷的表現(xiàn)形式主要有微孔洞、微裂紋、微剪切帶、沉積微不整合面、顆粒晶界和軟弱雜質(zhì)帶等,裂端巖體損傷發(fā)育的過程本質(zhì)上是缺陷不斷萌生、連通、匯合及擴(kuò)展的過程.3)該文在前人的基礎(chǔ)上建立了危巖體損傷本構(gòu)方程及損傷演化方程.對太白巖危巖體的損傷分析表明,太白巖危巖體的初始損傷度D<,α>=0.028,主控裂端損傷

3、區(qū)內(nèi)巖體損傷發(fā)育到當(dāng)前狀況下的當(dāng)前損傷度D<,n>=0.05,太白巖危巖體主控裂端損傷閾值即導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展的損傷度D<,c>=0.457.4)推導(dǎo)了各類危巖體裂端應(yīng)力強度因子的表達(dá)式,給出了求解主控裂端損傷區(qū)大小及損傷參數(shù)的方法,從而在數(shù)值模擬中可以損傷參數(shù)體現(xiàn)損傷效應(yīng)對應(yīng)力強度因子的影響,并用ADINA軟件求解損傷-斷裂聯(lián)合應(yīng)力強度因子;構(gòu)建了損傷-斷裂判別模型,研究得到太白巖危巖體損傷-斷裂臨界閾值—平面應(yīng)變斷裂韌度K<,IC>=1.

4、796Mpa√m.5)選取太白巖南坡W25危巖體進(jìn)行全過程的、各荷載組合的損傷-斷裂聯(lián)合分析,分析結(jié)果同當(dāng)前規(guī)范法及實際情況吻合較好.6)用危巖體蠕變損傷理論對微觀鏈?zhǔn)綑C理發(fā)育階段及穩(wěn)定時間進(jìn)行研究,結(jié)果表明太白巖危巖體在無災(zāi)害性誘因影響下的單循環(huán)鏈?zhǔn)綑C理發(fā)育周期長達(dá)820年;從宏觀主控結(jié)構(gòu)面連通率的分析表明,對于連通率大于50%的危巖體便處于鏈?zhǔn)綑C理發(fā)育的中后期,在工程防治中應(yīng)引起足夠重視.7)運用斷裂力學(xué)及尖點突變模型對鏈?zhǔn)綑C理的失