復雜高壩壩區(qū)邊坡巖體的非線性損傷流變力學模型及其工程應用.pdf

1、高壩出現較大變形與破壞，在很大程度上與壩基軟弱巖帶和硬脆性巖體在長期荷載作用下產生流變變形密切相關。本文以大崗山水電站壩區(qū)的硬脆性輝綠巖和軟弱巖帶為研究對象，采用試驗研究、理論分析和數值模擬相結合的研究方法，基于硬脆性巖石的室內三軸流變試驗結果和軟弱巖帶的現場大型剛性承壓板壓縮蠕變試驗結果，運用非線性流變理論以及損傷力學理論探討巖石流變力學特性，建立巖石的非線性流變本構模型，用以預測水電站壩區(qū)邊坡工程的長期變形特性。本研究主要包括以下幾

2、個方面：
　　 ⑴采用全自動巖石三軸流變伺服儀，對大崗山水電站壩區(qū)的硬脆性輝綠巖進行了不同應力路徑下的三軸流變試驗研究，分析了輝綠巖三軸流變過程中的變形特性，選取典型巖樣進行了破壞斷口的電鏡掃描試驗分析，考察了輝綠巖細觀結構變化對其宏觀強度的影響，揭示了復雜應力狀態(tài)下輝綠巖的流變破壞機理。
　　 ⑵結合現場軟弱巖帶的大型剛性承壓板壓縮蠕變試驗，推導了剛、柔性承壓板壓縮蠕變試驗的黏彈性變形理論解析公式，為蠕變參數的理論反演

3、奠定了基礎。
　　 ⑶基于輝綠巖三軸流變試驗的變形特征，建立了一個新的非線性黏彈塑性流變模型，提出用屈服接近度作為三維蠕變分段函數的判別標準，該模型可以很好地描述巖石的衰減蠕變、等速蠕變特別是加速蠕變的三階段蠕變變形。
　　 ⑷基于軟弱巖帶的現場剛性承壓板壓縮蠕變試驗的變形特征，建立了一個材料參數隨時間逐漸劣化的變參數損傷流變模型，可以反映軟弱巖帶的黏彈、黏塑和損傷變形特性。
　　 ⑸將本文提出的硬脆性輝綠巖的非

4、線性黏彈塑流變模型和軟弱巖帶的變參數損傷流變模型進行了程序編制。
　　 ⑹將改進的二次粒子群算法(PSO)嵌入到流變參數反演程序中，實現了流變參數的快速智能反分析，并通過數值反演法獲得了輝綠巖脈軟弱巖帶的流變力學參數。
　　 ⑺提出了通過三軸流變體積應變法和加卸載流變試驗的殘余應變法確定硬脆性巖石長期強度的適用方法。
　　 ⑻采用本文提出的硬脆性巖石的非線性黏彈塑流變模型和軟弱巖帶的變參數損傷流變模型進行了大崗山