裂隙巖質(zhì)邊坡漸進(jìn)破壞過(guò)程模擬.pdf

1、沿裂隙面滑移破壞是巖質(zhì)邊坡最常見(jiàn)的失穩(wěn)類型之一。裂隙面物理力學(xué)特性與其上部覆蓋巖體存在較大的差異，在降雨、滲流、風(fēng)化和地震等外在因素作用下，坡體與裂隙面的強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的降低，引起邊坡和裂隙面發(fā)生差異性變形。張拉裂隙自裂隙面起裂向巖橋以及坡面擴(kuò)展貫通，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)破壞。本文采用改進(jìn)剛體彈簧方法，模擬了含單裂隙和雙裂隙巖體的破壞過(guò)程，分析了裂隙幾何參數(shù)對(duì)巖體破壞過(guò)程的宏細(xì)觀影響機(jī)制，并對(duì)裂隙巖質(zhì)邊坡漸進(jìn)破壞過(guò)程進(jìn)行了模擬，分析了裂隙

2、巖質(zhì)邊坡破壞模式類型，闡述了巖橋擴(kuò)展貫通機(jī)制，并得出了如下主要結(jié)論：
　?。?）通過(guò)模擬含張開(kāi)單裂隙巖體的單軸壓縮試驗(yàn)，研究了裂隙傾角、長(zhǎng)度、張開(kāi)度、巖橋傾角和長(zhǎng)徑比對(duì)巖體強(qiáng)度和破壞模式的影響。巖體試樣強(qiáng)度隨裂隙角度增大先減小后增大，當(dāng)裂隙傾角45°時(shí)強(qiáng)度最低；隨裂隙長(zhǎng)度隨長(zhǎng)徑比的增大呈逐漸降低趨勢(shì)，裂隙張開(kāi)度對(duì)強(qiáng)度的影響相較于其他影響因素幾乎可以忽略不計(jì)。不同裂隙幾何分布和長(zhǎng)徑比對(duì)巖體裂隙起裂位置、擴(kuò)展貫通路徑有不同程度的影響，

3、但其總體上都是由翼裂紋向端部貫通引起的張拉破壞。
　　（2）通過(guò)模擬含張開(kāi)雙裂隙巖體的單軸壓縮試驗(yàn)，研究了巖橋傾角對(duì)巖體試樣強(qiáng)度和最終破壞模式的影響。巖體試樣強(qiáng)度隨巖橋傾角增大表現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律，其中巖橋傾角為60°時(shí)強(qiáng)度最低。當(dāng)巖橋傾角β=0°和30°時(shí)，裂隙試樣發(fā)生翼裂紋貫通破壞，而巖橋破壞并未貫通；當(dāng)巖橋傾角β=60°時(shí)，巖橋發(fā)生拉剪復(fù)合破壞，與翼裂紋共同造成試樣破壞；當(dāng)巖橋傾角β=90°和120°時(shí)，預(yù)制裂隙內(nèi)部由翼

4、裂紋與預(yù)制裂隙搭接，形成“魚(yú)眼”狀的破壞區(qū)域，發(fā)生翼型裂紋與預(yù)制裂紋搭接貫通破壞。
　?。?）通過(guò)定義張拉型Ⅰ，張拉型Ⅱ和拉剪型Ⅲ三種位移場(chǎng)類型，揭示了裂隙試樣裂紋的開(kāi)裂擴(kuò)展貫通均是由于顆粒在張拉應(yīng)力作用下發(fā)生相對(duì)位移所致，且隨著應(yīng)變的增加，其張拉趨勢(shì)逐漸由相對(duì)張拉向絕對(duì)張拉轉(zhuǎn)變。從而揭示了單軸壓縮條件下裂隙巖體試件宏觀裂紋主要是由張拉所致的細(xì)觀本質(zhì)。
　?。?）通過(guò)模擬裂隙邊坡漸進(jìn)破壞過(guò)程，總結(jié)了裂隙邊坡巖橋張拉破壞、剪切

5、破壞和拉剪破壞三種貫通方式。當(dāng)連續(xù)性λ≤0時(shí)，巖橋主要發(fā)生張拉破壞，λ＞0時(shí)，巖橋主要發(fā)生拉剪復(fù)合破壞，且λ值越大，剪切破壞占得比重越大，其穩(wěn)定性也逐漸提高，表明裂隙面對(duì)邊坡的穩(wěn)定性具有主導(dǎo)性作用。
　?。?）通過(guò)模擬隨機(jī)巖橋邊坡失穩(wěn)滑移破壞過(guò)程得出其裂隙擴(kuò)展遵循先內(nèi)后外，再由外至內(nèi)，由下到上的順序。即首先從內(nèi)部預(yù)制裂隙開(kāi)始，然后向坡表擴(kuò)展，當(dāng)預(yù)制裂隙全部破壞之后，巖橋貫通從坡表向坡內(nèi)逐漸發(fā)展。相較于單巖橋和多巖橋裂隙邊坡的單一滑