底部凹岩腔控制型崩塌成因机理与监测预警研究

发布时间：2017-11-12 08:30

  本文关键词：底部凹岩腔控制型崩塌成因机理与监测预警研究

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【摘要】：基于典型实例的分析,对底部凹岩腔控制型崩塌的工程地质条件和成因机理进行了细致分析,建立了崩塌形成机制概念模型;通过断裂力学分析方法,以及框架模型模拟方法和数值模拟方法,深入研究了崩塌变形破坏机制。最后进行了这类崩塌的监测预警研究。主要获得如下成果:(1)通过对威宁县幺岩脚崩塌和小屯岩崩塌危岩体的成因机理分析,总结拉裂-坠落式和拉裂-倾倒式崩塌的成因影响因素,主要为陡倾的岩体结构面组合,上硬下软的岩性组合,强烈的风化作用(物理、化学风化)、底部凹岩腔、后缘主控结构面以及降雨等。(2)将拉裂-坠落式和拉裂-倾倒式崩塌的变形破坏分为三个阶段:凹岩腔扩展应力调整阶段;竖向结构面张拉扩展阶段;失稳破坏阶段。(3)凹岩腔深度与主控结构面尖端附近复合应力强度因子正相关;主控结构面的贯通率与主控结构面尖端附近复合应力强度因子正相关。(4)拉裂-倾倒式崩塌的临界凹岩腔深度与天然状态下降雨量负相关。在应力集中过程中产生的微裂纹会使主控结构面强度被削弱,即表征岩体抗裂纹扩展能力的断裂韧度值会减小。(5)通过物理模拟试验,详细分析了崩塌物理模型在自重应力场下的变形破坏特征。对提出的3个变形破坏阶段,即凹岩腔扩展应力调整阶段、竖向结构面张拉扩展阶段、失稳破坏阶段进行了有效的验证。(6)用UDEC对拉裂-坠落式崩塌和拉裂-倾倒式崩塌进行了数值模拟,定性地分析了应力和位移的变化。(7)本文通过对加速度-时间曲线的分析,提出了判断崩塌进入加速变形阶段的加速度判据。依据对崩塌变形曲线进行的速度倒数法曲线拟合,确立了崩塌时间预报的方法及模型。(8)本文采用断裂力学分析法确定崩塌预警判据指标。建立了拉裂-坠落式崩塌在自重和降雨条件下基于崩塌稳定性的预警模型,选定主控结构面贯通率?为预警判据;建立了拉裂-倾倒式崩塌在自重和降雨条件下基于崩塌稳定性的预警模型,选定凹岩腔深度l、主控结构面贯通率?和主控结构面裂隙水水位hw为预警判据。
【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】：P642.21

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本文编号：1175135