基于擾動狀態(tài)理論的隧道洞口段巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析研究.pdf

1、巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析是巖土工程中的一項重要工作。近年來,國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了水利、鐵路、公路及城市基礎(chǔ)設(shè)施的大力興建,出現(xiàn)了大量的巖質(zhì)邊坡工程,為減少和防止各種邊坡事故的發(fā)生,有必要加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性分析方面的研究工作。
　　 本文對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧,分析了影響邊坡穩(wěn)定性的基本因素,討論了巖體邊坡的破壞機(jī)理和破壞模式,提出了在隧道洞口段巖質(zhì)邊坡常見的幾種破壞模式,并參考大量的資料、文獻(xiàn)結(jié)合實際情況分析了隧道洞口段邊坡

2、的特殊性；為了反映巖體微觀結(jié)構(gòu)的擾動,更好的通過本構(gòu)關(guān)系描述邊坡擾動巖體的變形特征,引入了擾動狀態(tài)理論,定義了表征巖體內(nèi)部擾動的擾動狀態(tài)函數(shù)；詳細(xì)介紹了擾動狀態(tài)理論的發(fā)展概況和基本原理,強(qiáng)調(diào)了其“平均化”思想,總結(jié)了擾動狀態(tài)理論的研究方法及其解決實際工程問題的方法步驟,提出了基于擾動狀態(tài)理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法。將擾動狀態(tài)理論與其它方法對比分析,得出其特點(diǎn)及其用于分析邊坡穩(wěn)定性的適用性和優(yōu)越性。擾動狀態(tài)概念不僅具有豐富的理論內(nèi)涵,而且具

3、有較高的工程實用性。
　　 擾動狀態(tài)理論(DSC)認(rèn)為材料的實際狀態(tài)應(yīng)該是相對完整狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)以擾動函數(shù)作為權(quán)值相加的平均體現(xiàn)。本文應(yīng)用DSC理論,以廣義Kelvin元件模型和三維粘彈塑性模型作參考,用擾動函數(shù)對兩種本構(gòu)模型加權(quán)平均得出巖體卸荷擾動狀態(tài)下的本構(gòu)模型,這對巖體材料的特性描述更為準(zhǔn)確。在此基礎(chǔ)上,通過二次開發(fā)程序?qū)⒃撃Ｐ陀糜贔LAC3D軟件中,最后將其用于實體巖質(zhì)邊坡工程的穩(wěn)定性分析。通過對隧道洞口段邊坡工程進(jìn)

4、行三維數(shù)值模擬,分析評價了天然狀態(tài)下隧道洞口邊坡巖體的力學(xué)特征及隧道開挖前后邊坡的穩(wěn)定性,得出邊坡的剪切應(yīng)變率和發(fā)生巖石屈服的強(qiáng)度大小與位置,以此可判斷邊坡的臨界走向、臨界狀態(tài)、破壞趨勢以及破壞類別等,為工程的加固措施提供了設(shè)計依據(jù),及早預(yù)測邊坡變形失穩(wěn)對隧道施工安全的影響,以便提前做出防治對策,對設(shè)計和施工具有一定的指導(dǎo)意義。由此可見,將DSC理論用于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析是有效的,并以此作為計算、分析、評價巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的范例,在采用軟