层状岩质边坡力学参数等效理论研究

发布时间：2017-10-15 03:31

  本文关键词：层状岩质边坡力学参数等效理论研究

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【摘要】：随着我国进入地震活跃期,各地频发地震引发滑坡,其中大多是层状岩质边坡。层状岩质边坡主要分布在我国西部地区,特点是各层之间的岩性往往不同,所以这类边坡的变形参数是与各层力学参数有着紧密联系的,我国西部大开发的各种项目,如公路、大坝建设等,常会遇到此类地质问题。本文以某层状边坡模型的振动台物理试验为基础,结合力学基础理论,建立起层状岩质边坡的等效力学参数公式,并利用FLAC3D对提出的等效模型在静力和动力荷载下的变形和动力响应进行计算。由于实际工程中层状岩体内部层数较多,采用数值建模比较困难且工作量庞大。如何在不影响整体性能的条件下建立简单有效的力学分析模型是迫切需要解决的问题,准确的评价层状岩质边坡的力学参数和动力作用下的稳定性能够对相关的工程建设提供可靠的参考意见。通过研究,得到了以下研究成果:(1)通过对层状岩体的受力变形情况进行分析,简化和舍去一些次要因素并结合其变形特点,提出了层状岩质边坡力学参数的等效公式,并尝试性的提出了粘聚力和内摩擦角的等效公式。(2)对不同强度、不同体积含量组合的试件进行了岩石常规三轴试验,从测得的不同强度组合、不同体积含量两层试件的力学参数(如弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角)分析发现,在强度一定时,强度较大的岩层体积含量的增大会使得等效力学参数增大;而在体积含量一定时,强度的增大也会使岩层的等效力学参数增大,与理论公式呈现的规律一致。(3)利用有限差分软件FLAC3D,计算层状边坡振动台物理试验模型在自重作用下的应力应变规律,与等效模型的应力应变规律作对比,发现层状边坡振动台物理试验模型在自重作用下坡顶的竖向位移与等效模型吻合,在坡内和坡面的竖向位移有一定的误差,但基本的变化规律是一致的;而应力值在层面处与等效模型相差较大,离层面越远应力的误差越小,等效公式在坡顶竖向位移的等效比较适用,不适合对层面处的应力进行等效。(4)将力学参数的等效公式进一步运用到边坡的动力响应规律研究当中,虽然在层面处的动力响应规律有较大差异,但等效边坡模型的动力响应规律与层状边坡的动力响应规律是相一致的,计算发现等效模型能较为准确地计算边坡位移的动力响应,说明本文提出的力学参数等效公式能够较为简便地模拟分析层状岩质边坡的动力响应规律。
【关键词】：层状岩质边坡 等效力学参数 动力响应
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-19
• 1.1 选题依据及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 等效力学参数研究现状12-13
• 1.2.2 边坡动力响应研究现状13-16
• 1.3 研究内容、思路、技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究思路17-19
• 第2章 层状岩质边坡等效力学参数理论19-34
• 2.1 等效力学参数公式推导思路19-20
• 2.2 等效力学参数公式的假设条件20
• 2.3 垂直于层面方向的等效力学参数公式推导20-26
• 2.4 垂直于层面方向的等效弹性模量公式理论证明26-27
• 2.5 平行于层面方向的等效力学参数公式推导27-29
• 2.6 平行于层面方向的等效弹性模量公式理论证明29-32
• 2.7 等效弹性模量、粘聚力、内摩擦角公式的理论修正32-33
• 2.8 结论33-34
• 第3章 等效力学参数室内试验研究34-60
• 3.1 物理试验方案34-41
• 3.1.1 岩石单轴、三轴物理试验目的及预期结果34
• 3.1.2 室内物理试验设计方案34-37
• 3.1.3 物理试验的试验材料和试验仪器37-38
• 3.1.4 岩石三轴圆柱试件的制作38-40
• 3.1.5 岩石三轴物理试验的试验步骤40-41
• 3.2 室内岩石三轴试验的试验现象与结果41-52
• 3.2.1 岩石三轴压缩试验的具体破坏现象描述41-43
• 3.2.2 均质材料试件与两层复合材料试件应力应变曲线对比43-48
• 3.2.3 岩石三轴试验物理试验值与理论公式值对比48-52
• 3.3 岩石三轴试验验证结果与修正系数的取值52-53
• 3.4 岩石单轴压缩试验的数值模拟53-60
• 第4章 等效力学参数在求解边坡动力响应中的应用60-68
• 4.1 数值分析算例模型60-67
• 4.1.1 振动台物理试验数值模型与等效模型静力计算分析61-64
• 4.1.2 振动台物理试验数值模型与等效模型动力计算分析64-67
• 4.2 等效力学参数对边坡动力响应规律的影响67-68
• 结论68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间取得学术成果74

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本文编号：1034857