塔柱状岩体崩塌机理研究

发布时间：2017-11-10 23:22

  本文关键词：塔柱状岩体崩塌机理研究

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【摘要】：塔柱状岩体是指长宽比介于1到3且高径比大于3的塔柱状或近似塔柱状形态的大型岩体,在我国川渝、滇黔、湘鄂等西南部山区广泛分布。因其发育环境和结构特征,塔柱状岩体崩塌具有分布区域广、发生频率高、突发性强、破坏范围大等特点,是一类典型的山区地质灾害,对人民生命财产安全和城镇建设造成严重威胁。本文依托地调项目与国家自然科学基金项目,在现场调查基础上,理清塔柱状岩体发育的地质环境条件,查明其形成机制与关键影响因素,以重庆南川甑子岩塔柱状岩体崩塌为例,通过影像解析方法研究其失稳运动特征,提出崩塌模型。开展了声发射损伤特性试验与声发射数值模拟,获取关键参数,分析脆性硬岩对岩体崩塌的影响。运用损伤力学理论对塔柱状底部岩体的损伤演化与强度劣化机制进行了深入解析,提出了塔柱状岩体稳定性计算分析方法。利用离心模型试验与有限差分数值模拟对塔柱状岩体崩塌失稳模式与变形特性开展了还原验证与模拟研究。将塔柱状岩体的稳定性分析方法应用到箭穿洞危岩应急治理工程,提出了有针对性的防治建议。主要研究成果如下:(1)查明了塔柱状岩体崩塌形成的地质环境条件、诱发影响因素和成因机制,研究了塔柱状岩体崩塌过程的动力学特征与内在变化规律,提出塔柱状岩体压裂溃屈崩塌破坏模式,发现底部硬岩对整体稳定性具有重要影响,为后续力学解析奠定了基础;(2)利用声发射试验与数值模拟技术,获取损伤性质参数,基于声发射计数构建损伤变量,建立损伤本构模型,阐明其损伤演化过程,从损伤力学角度揭示了塔柱状底部岩体的强度劣化机制;(3)基于损伤力学理论,引入损伤变量,提出了适用于塔柱状岩体的力学模型,以压剪破坏与压张破坏的有效最大主应力为阈值,建立了随损伤演化的塔柱状岩体稳定性分析计算方法,从力学本质上解析了塔柱状岩体的崩塌机理,以甑子岩崩塌为算例进行验证,计算结果与实际情况相符;(4)依托离心模型试验与有限差分数值模拟方法,开展自重条件下塔柱状岩体失稳机制的试验与模拟研究,对理论分析结果进行验证与补充,试验与模拟结果表明,底部损伤区岩体的强度变化对塔柱状岩体整体稳定性具有直接影响,与理论分析结果一致;(5)将本文研究成果应用到实际工程中,对巫峡箭穿洞塔柱状危岩体开展稳定性分析计算,与传统规范法相比计算结果与实际情况更为接近,提出重点加固底部损伤区的应急治理方案建议,可显著节约预算成本并大大缩短施工周期。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.21

【参考文献】

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本文编号：1168809