裂隙岩体边坡岩桥破坏机制及稳定性研究

发布时间：2021-04-22 05:51

　　边坡内岩体存在有如裂隙、层理及断层等大量多尺度结构面,由于其赋存位置、产状及力学性质等不同,加之坡体复杂的应力分布,使得坡内结构面间岩桥贯通机制及坡体稳定性十分复杂。对于断续裂隙边坡,其稳定性往往由裂隙间岩桥的强度控制,揭示坡内控制性岩桥的破坏演化及贯通模式是此类岩石边坡灾害防控的关键问题。因此,本文依托国家自然科学基金项目（41672300）,采用裂隙岩体试件试验、物理模型试验和数值模拟的方法,开展了平行和陡-缓两种常见裂隙间岩桥在不同力学条件下的破坏机制研究,分析了加载（后缘堆载）及卸荷（开挖）条件下断续裂隙边坡的破裂面贯通机制与稳定性。主要的研究工作及成果如下:（1）鉴于边坡浅部岩体及深部岩体分别处于单轴压缩及三维压缩应力状态,开展了含平行和陡-缓双裂隙的岩样的单轴及三轴压缩试验研究,获得了岩桥的破裂贯通模式及裂纹扩展过程,归纳裂隙倾角、岩桥倾角、岩桥长度及围压（三轴压缩）对岩体破坏模式的影响规律,揭示了单、三轴条件下含平行和陡-缓断续裂隙岩体的应力-应变规律和强度特征与各力学参数受预制裂隙和岩桥几何条件的影响规律。单轴、三轴压缩条件下此两类裂隙间岩桥的贯通模式相似,均存在翼裂纹... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：247 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 裂纹扩展及岩桥破坏机制的试验研究现状
        1.2.2 裂纹扩展及岩桥破坏机制的数值研究现状
        1.2.3 裂隙岩体边坡破坏机制研究
        1.2.4 存在的问题
    1.3 本文研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
2 单、三轴压缩作用下岩桥的破坏机制
    2.1 引言
    2.2 岩样制备及加载系统
    2.3 完整岩样的基本力学特性试验
        2.3.1 单轴压缩试验
        2.3.2 常规三轴压缩试验
        2.3.3 巴西圆盘劈裂试验
    2.4 单轴压缩下岩桥的破坏机制
        2.4.1 平行断续裂隙岩体
        2.4.2 陡-缓断续裂隙岩体
    2.5 常规三轴压缩下岩桥的破坏机制
        2.5.1 平行断续裂隙岩体
        2.5.2 陡-缓断续裂隙岩体
    2.6 本章小结
3 法向卸荷-剪切作用下岩桥的破坏机制
    3.1 引言
    3.2 平行断续裂隙间岩桥的破坏机制
        3.2.1 试验概况
        3.2.2 破坏形态
        3.2.3 强度及变形
    3.3 陡-缓断续裂隙间岩桥的破坏机制
        3.3.1 试验概况
        3.3.2 破坏形态
        3.3.3 强度及变形
    3.4 本章小结
4 单轴压缩下走向非一致裂隙间岩桥的破坏机制
    4.1 引言
    4.2 试验概况
        4.2.1 模型材料选取
        4.2.2 试样制备及加载方案
    4.3 裂纹的扩展及贯通模式
        4.3.1 预制裂隙对在中心面上呈平行分布
        4.3.2 预制裂隙对在中心面上呈陡-缓分布
    4.4 CT图像处理后的结果分析
        4.4.1 基于CT扫描图像灰度的识别
        4.4.2 基于CT扫描图像评价损伤变量
    4.5 强度及变形特征
        4.5.1 应力-应变曲线
        4.5.2 特征应力及应变与裂隙偏转角的关系
    4.6 本章小结
5 陡-缓结构面控制型边坡岩桥破坏机制及稳定性计算
    5.1 引言
    5.2 试验技术
        5.2.1 边坡模型的制备
        5.2.2 材料的相似性分析
        5.2.3 试验系统及试验步骤
    5.3 破坏模式
    5.4 破坏演化
        5.4.1 岩桥张拉贯通破坏（破坏模式1）
        5.4.2 岩桥拉-剪贯通破坏（破坏模式2）
        5.4.3 两级破坏（破坏模式3）
    5.5 稳定性评价
        5.5.1 边坡的承载力及脆塑性
        5.5.2 边坡稳定性计算
    5.6 本章小结
6 开挖卸荷作用下裂隙边坡阶梯式破坏机制及稳定性分析
    6.1 引言
    6.2 数值模型及实现流程
        6.2.1 局部强度折减及模拟步骤
        6.2.2 数值模型建立及模拟方案
    6.3 滑移破裂模式
        6.3.1 平行裂隙边坡
        6.3.2 陡-缓裂隙边坡
    6.4 破裂演化过程
        6.4.1 平行裂隙边坡
        6.4.2 陡-缓裂隙边坡
    6.5 稳定性分析
    6.6 本章小结
7 主要结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 本文创新点
    7.3 研究展望
参考文献
附录
    A.本文的裂隙岩体及边坡模型破坏模式归纳
    B.作者在攻读博士学位期间发表的论文
    C.作者在攻读博士学位期间申请的发明专利
    D.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目
    E.学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]法向卸荷条件下含单裂隙砂岩剪切强度与破坏特征试验研究[J]. 黄达,郭颖泉,朱谭谭,张永发.  岩石力学与工程学报. 2019(07)
[2]基于SRM的裂隙岩质边坡潜在失稳路径分析[J]. 赵伟华,黄润秋.  岩石力学与工程学报. 2018(08)
[3]锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型[J]. 薛雷,秦四清,泮晓华,陈竑然,杨百存,张珂.  工程地质学报. 2018(01)
[4]张开穿透型单裂隙岩体三轴卸荷蠕变特性试验[J]. 杨超,黄达,蔡睿,黄润秋.  岩土力学. 2018(01)
[5]基于3D打印技术的裂隙岩体单轴压缩特性试验初探[J]. 王培涛,刘雨,章亮,黄正均,蔡美峰.  岩石力学与工程学报. 2018(02)
[6]王家岩滑坡锁固段剪切震动触发启程剧动试验[J]. 赵晓彦,胡凯,梁瑶,岳宗玉.  岩石力学与工程学报. 2018(01)
[7]“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制[J]. 黄达,张晓景,顾东明.  岩土工程学报. 2018(09)
[8]基于物理模拟试验的岩质滑坡地表位移分析[J]. 唐鹏,陈国庆,黄润秋,路晓东.  水文地质工程地质. 2017(04)
[9]断层锁固段累积Benioff应变与剪切应变的等效性[J]. 杨百存,秦四清,薛雷,吴晓娲,张珂.  地球物理学进展. 2017(03)
[10]一种岩体裂隙时效扩展的数值模拟方法及验证[J]. 黄达,刘富兴,杨超,黄润秋.  岩石力学与工程学报. 2017(07)

博士论文
[1]含三维裂隙试件在双轴压力和水压作用下压裂试验与数值模拟研究[D]. 付金伟.山东大学 2015
[2]层状节理岩体高边坡地震动力破坏机理研究[D]. 李祥龙.中国地质大学 2013
[3]复杂岩体边坡损伤断裂破坏机制[D]. 王林峰.重庆交通大学 2012
[4]岩质边坡稳定性分析理论与锚固设计优化研究[D]. 罗强.中南大学 2010
[5]基于直剪试验的非贯通节理岩体扩展贯通研究[D]. 刘远明.同济大学 2007
[6]大型岩石高边坡开挖的地质—力学响应及其评价预测[D]. 朱继良.成都理工大学 2006



本文编号：3153297