類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)型危巖座潰解體力學(xué)機(jī)制研究.pdf

1、危巖崩塌是灰?guī)r地區(qū)一類(lèi)常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害,有別于紅層地區(qū)危巖崩塌,其具有崩塌規(guī)模大、破壞模式復(fù)雜以及崩塌危巖解體導(dǎo)致破壞范圍大和致災(zāi)后果嚴(yán)重的特點(diǎn)?；?guī)r地區(qū)危巖體內(nèi)層面及其它各類(lèi)結(jié)構(gòu)面較發(fā)育,受各類(lèi)結(jié)構(gòu)面橫豎交錯(cuò)切割,巖體完整性較差,具有典型的類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)特征,在座潰破壞模式條件下,崩塌過(guò)程極易產(chǎn)生解體效應(yīng),故開(kāi)展灰?guī)r地區(qū)類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)型危巖座潰解體研究,積極探索座潰解體過(guò)程所蘊(yùn)含的相關(guān)力學(xué)機(jī)理,尋找灰?guī)r地區(qū)危巖體崩塌解體力學(xué)判據(jù),服務(wù)于危巖地區(qū)

2、高位危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估具有重要意義。本文以重慶南川金佛山甄子巖危巖崩塌體為研究對(duì)象,在對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)模型概化的基礎(chǔ)上采用波動(dòng)力學(xué)、斷裂力學(xué)等方法對(duì)危巖崩塌解體過(guò)程進(jìn)行了理論分析,初步探討并揭示了類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)型危巖座潰解體力學(xué)機(jī)制,相關(guān)研究成果如下:
　　(1)將灰?guī)r地區(qū)危巖體概化為類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)模型,基于應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)面間傳播時(shí)具有非線性位移不連續(xù)特點(diǎn),采用非線性方法,在時(shí)域范圍內(nèi)建立了結(jié)構(gòu)面非線性位移不連續(xù)模型（雙曲模型）,同時(shí)依

3、據(jù)所建立的非線性模型,利用結(jié)構(gòu)面間的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,在時(shí)域內(nèi)推導(dǎo)了沖擊應(yīng)力波在非線性法向變形結(jié)構(gòu)面間傳播的波動(dòng)方程,初步揭示了沖擊應(yīng)力波在多層結(jié)構(gòu)面間的傳播規(guī)律。
　　(2)基于斷裂力學(xué)和波動(dòng)力學(xué),研究發(fā)現(xiàn)危巖體內(nèi)沖擊應(yīng)力波的傳播方向與裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展方向近于垂直,裂紋面處產(chǎn)生的反射拉伸波與入射波相互疊加,垂直于裂紋面方向的應(yīng)力場(chǎng)表現(xiàn)出拉-壓交替動(dòng)態(tài)變化,裂紋擴(kuò)展具有“波浪式”動(dòng)態(tài)演化特征。
　　(3)類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)型危巖體解體是沖

4、擊應(yīng)力波與結(jié)構(gòu)面相互作用的結(jié)果,沖擊應(yīng)力波在裂紋處產(chǎn)生的拉應(yīng)力將加劇裂紋的擴(kuò)展,通過(guò)對(duì)沖擊應(yīng)力波垂直入射結(jié)構(gòu)面裂紋時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力進(jìn)行求解,建立了沖擊應(yīng)力波作用下裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子表達(dá)式。
　　(4)從能量角度剖析,危巖體沖擊下座伴隨著能量的變化,主要表現(xiàn)為危巖體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能、動(dòng)能以及表面能。當(dāng)裂紋擴(kuò)展所釋放的彈性應(yīng)變能大于裂紋建立新表面所需的表面能時(shí),裂紋就將會(huì)發(fā)生自行擴(kuò)展,為此本文提出了類(lèi)砌體結(jié)構(gòu)型危巖結(jié)構(gòu)面斷裂的