緩傾角層狀巖體邊坡破壞規(guī)律的力學(xué)機理研究.pdf

1、危巖是三峽庫區(qū)重要的地質(zhì)災(zāi)害之一，僅在三峽庫區(qū)內(nèi)便有危巖體5萬多個，直接威脅著80多萬人的生命安全和數(shù)百億元的財產(chǎn)安全。通過對大量的危巖進行現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)了危巖發(fā)育的鏈式規(guī)律，為危巖支撐、支撐一錨固聯(lián)合等防治技術(shù)提供了理論依據(jù)。在國家自然科學(xué)基金“危巖破壞機理研究”的資助下，對危巖鏈式規(guī)律發(fā)育的力學(xué)演繹過程進行了研究，主要結(jié)論包括： (1)軟巖和硬巖互層的緩傾角層狀巖體陡崖地貌，是危巖鏈式規(guī)律發(fā)育表現(xiàn)非常明顯的地貌形態(tài)，這種地貌

2、形態(tài)控制著危巖按照鏈式規(guī)律進行發(fā)育，危巖在按照鏈式規(guī)律進行發(fā)育的同時，也改變著所在地區(qū)的局部小地貌形態(tài)。 (2)新構(gòu)造應(yīng)力場通過控制著三峽庫區(qū)內(nèi)危巖主控結(jié)構(gòu)面發(fā)育的宏觀力學(xué)過程，進而控制著危巖按照鏈式規(guī)律進行發(fā)育。 (3)通過對微觀鏈發(fā)育過程的微觀力學(xué)分析，得出了在初始階段，泥巖上部的砂巖在垂直方向上處于受壓狀態(tài)，在水平方向上由于卸荷作用而產(chǎn)生拉應(yīng)力，在初始階段巖體處于靜力平衡狀態(tài)；在臨界巖腔形成過程中，砂巖體內(nèi)的應(yīng)力狀

3、態(tài)是巖層中性面以上部分處于受拉狀態(tài)，中性面以下部分處于受壓狀態(tài)，并且求出了臨界巖腔的長度和起裂點的位置；對發(fā)生初始損傷的巖體，得到了發(fā)生損傷的巖體的損傷因子、損傷前緣的擴展運動方程和損傷局部化帶的尺寸；在主控結(jié)構(gòu)面形成以后，通過對不同荷載作用下的危巖主控結(jié)構(gòu)面斷裂力學(xué)模型求解，得到了危巖主控結(jié)構(gòu)面發(fā)生斷裂擴展的斷裂角和相應(yīng)的應(yīng)力強度因子。 (4)通過對臨界巖腔形成過程、主控結(jié)構(gòu)面損傷過程和主控結(jié)構(gòu)面斷裂過程的時間歷程分析，得到了

4、危巖宏觀鏈的發(fā)育時間，通過對不通宏觀鏈中的微觀鏈發(fā)育時間歷程長短的比較分析，得出了危巖鏈式規(guī)律發(fā)育模式的判別方法。 (5)通過對四面山危巖發(fā)育鏈式規(guī)律的數(shù)值模擬，得到了危巖按照鏈式規(guī)律發(fā)育過程中，危巖體內(nèi)的最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力或者是處于壓應(yīng)力向拉應(yīng)力過渡的臨界狀態(tài)；危巖體內(nèi)的最小主應(yīng)力在整個宏觀聯(lián)發(fā)育過程中都是拉應(yīng)力；在臨界巖腔形成的時候，巖腔附近的局部區(qū)域?qū)a(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，容易引起巖腔上部巖體的破壞，促進微觀鏈的發(fā)育；危巖按照