群發(fā)性崩塌災(zāi)害演變理論.pdf

1、危巖（Perilous rock）是指位于陡崖或陡坡上被巖體結(jié)構(gòu)面切割且穩(wěn)定性較差的巖石塊體，其形成、失穩(wěn)與運(yùn)動(dòng)屬于邊坡地貌動(dòng)力過程演化的主要形式之一。位于陡崖上的危巖崩塌具有群發(fā)性和規(guī)律性。 本文分別從地貌學(xué)和力學(xué)角度解釋了群發(fā)性危巖崩塌的規(guī)律。本文主要內(nèi)容為： （1）基于現(xiàn)場調(diào)查，根據(jù)幾個(gè)典型的陡崖地貌形跡結(jié)合地貌分析原理，驗(yàn)證了三峽庫區(qū)危巖鏈?zhǔn)揭?guī)律，包括危巖從坡腳向坡頂逐漸崩落的微觀鏈和從臨空面向山體內(nèi)部后退的宏觀

2、鏈： 危巖鏈?zhǔn)揭?guī)律可分為僅有一個(gè)宏觀鏈簡單模式和多個(gè)宏觀鏈同時(shí)發(fā)育的復(fù)合嵌套模式； 陡崖坡腳巖腔的形成過程及其卸荷效應(yīng)是三峽庫區(qū)危巖鏈?zhǔn)揭?guī)律的孕育源。 （2）根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力場與結(jié)構(gòu)面的關(guān)系揭示了危巖主控結(jié)構(gòu)面的形成機(jī)制。 基于斷裂力學(xué)基本原理得到了危巖主控結(jié)構(gòu)面應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法。通過定義主控結(jié)構(gòu)面裂端損傷區(qū)，運(yùn)用損傷力學(xué)方法建立了裂端損傷區(qū)的即時(shí)泊松比和即時(shí)彈性模量的計(jì)算方法，并據(jù)此構(gòu)建了主控結(jié)構(gòu)面裂端

3、損傷模型。 由11種不同貫通率砂漿試件做直剪試驗(yàn)，獲得了C、（）值與貫通率之間的非線性實(shí)驗(yàn)曲線，據(jù)此建立了考慮不同貫通率和防治工程安全等級的危巖主控結(jié)構(gòu)面C、（）值計(jì)算方法，即貫通率法。 （3）危巖體的形成時(shí)間主要由巖腔的形成時(shí)間和主控結(jié)構(gòu)面的貫通時(shí)間決定。 根據(jù)現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)泥巖風(fēng)化具有顯著的壓裂特點(diǎn)，泥巖壓裂風(fēng)化速度是自然狀態(tài)下風(fēng)化速度的2～7倍； 運(yùn)用地貌分析法提出了巖腔后壁平行后退的演化模型，通過有

4、限元數(shù)值模擬初步揭示了巖腔后壁頂部豎向位移及腳部壓應(yīng)力隨巖腔深度增加而近似線性增大的規(guī)律。 危巖主控結(jié)構(gòu)面的臨界長度形成時(shí)間包含自重作用下的蠕變擴(kuò)展時(shí)間和裂隙水疲勞作用下的疲勞斷裂時(shí)間。 （4）為了研究群發(fā)性崩塌規(guī)律的力學(xué)過程將其分為微觀鏈的相互作用力學(xué)機(jī)制研究和多個(gè)宏觀鏈耦合作用下的陡崖后退力學(xué)演繹。 對于單個(gè)宏觀鏈中采用危巖塊體的轉(zhuǎn)角衡量危巖塊之間的相互作用，首先計(jì)算出不考慮相互作用時(shí)危巖塊的轉(zhuǎn)角，然后運(yùn)用能

5、量守恒原理得到各個(gè)危巖塊相互作用后的實(shí)際轉(zhuǎn)角計(jì)算方法，據(jù)此由轉(zhuǎn)角建立了各個(gè)危巖塊的等效彎矩計(jì)算公式。 基于斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)原理得到了各危巖塊崩落時(shí)間的計(jì)算方法。對于多個(gè)宏觀鏈耦合作用下的陡崖以各層危巖體撓度為中間變量，基于極限平衡理論建立了各層危巖體之間相互作用荷載的計(jì)算方法； 引入廣義kelvin蠕變斷裂模型，建立了考慮危巖蠕變效應(yīng)的危巖斷裂強(qiáng)度因子計(jì)算方法，根據(jù)危巖體破壞判別因子可判別危巖體所處的力學(xué)性態(tài)。