復(fù)雜巖體邊坡?lián)p傷斷裂破壞機(jī)制.pdf

1、復(fù)雜巖體邊坡是指含多組結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)破碎，力學(xué)性能較差，穩(wěn)定性由各種結(jié)構(gòu)面決定的巖體邊坡。我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地丘陵占國(guó)土面積的2/3以上，所以巖體邊坡失穩(wěn)災(zāi)害是我國(guó)最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，因此，巖體邊坡失穩(wěn)破壞常給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失。本文依托兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“危巖破壞機(jī)理研究”(50678182)和“危巖破壞突變機(jī)制與激振效應(yīng)研究”(11272185)，以復(fù)雜緩傾角巖體邊坡為研究對(duì)象，基于斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)、彈性

2、力學(xué)和有限元等方法，研究了單體危巖的損傷斷裂機(jī)制、巖腔后退機(jī)制、復(fù)雜巖體邊坡平面和三維破壞機(jī)制，本文取得的創(chuàng)新性成果主要有以下幾點(diǎn):
　　 (1)基于斷裂力學(xué)理論和可靠度基本原理建立了危巖穩(wěn)定可靠度的優(yōu)化求解方法;分析了危巖可靠指標(biāo)和失穩(wěn)概率隨危巖主控結(jié)構(gòu)面深度、主控結(jié)構(gòu)面傾角、主控結(jié)構(gòu)面深度標(biāo)準(zhǔn)差、斷裂韌度和斷裂韌度標(biāo)準(zhǔn)差之間的變化規(guī)律;基于斷裂力學(xué)、傳熱學(xué)和彈性力學(xué)建立了危巖體溫度場(chǎng)和考慮溫度-應(yīng)力耦合作用下的危巖穩(wěn)定性計(jì)算

3、方法;揭示了溫度與主控結(jié)構(gòu)面深度聯(lián)合作用下的危巖穩(wěn)定系數(shù)的變化規(guī)律。
　　 (2)基于彈性力學(xué)、損傷力學(xué)和傳熱學(xué)，建立了巖腔內(nèi)軟質(zhì)巖體的損傷因子計(jì)算方法;分析了軟質(zhì)巖體的疲勞破壞機(jī)制;揭示了軟質(zhì)巖體內(nèi)溫度場(chǎng)分布規(guī)律和溫度疲勞作用時(shí)泥巖應(yīng)變的變化規(guī)律;建立了巖腔后退過程任意時(shí)刻時(shí)的危巖穩(wěn)定系數(shù)和主控結(jié)構(gòu)面損傷因子的計(jì)算方法。
　　 (3)分別將復(fù)雜緩傾角巖體邊坡視為平面問題和三維問題，基于斷裂力學(xué)和材料力學(xué)基本原理，根據(jù)各

4、巖層不同的接觸關(guān)系，以巖層撓度為中間變量，計(jì)算出巖層間層間壓力和摩擦力，進(jìn)而建立了各巖塊平面穩(wěn)定性計(jì)算方法;以巖層撓度和轉(zhuǎn)角為中間變量，計(jì)算出巖層間層間壓力、摩擦力和轉(zhuǎn)角，并在此基礎(chǔ)上建立了各巖塊三維穩(wěn)定性計(jì)的算方法;最后利用數(shù)值模擬方法驗(yàn)證了本文建立的復(fù)雜緩傾角巖體邊坡中各巖塊穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法的可靠性;并分析了不同巖腔深度下復(fù)雜緩傾角巖體邊坡的破壞機(jī)制。
　　 本文以上研究成果可以用于復(fù)雜巖體邊坡的防治工程中，為復(fù)雜巖體邊坡安