裂隙巖質邊坡漸進破壞過程模擬.pdf

1、沿裂隙面滑移破壞是巖質邊坡最常見的失穩類型之一。裂隙面物理力學特性與其上部覆蓋巖體存在較大的差異，在降雨、滲流、風化和地震等外在因素作用下，坡體與裂隙面的強度產生不同程度的降低，引起邊坡和裂隙面發生差異性變形。張拉裂隙自裂隙面起裂向巖橋以及坡面擴展貫通，從而導致邊坡失穩破壞。本文采用改進剛體彈簧方法，模擬了含單裂隙和雙裂隙巖體的破壞過程，分析了裂隙幾何參數對巖體破壞過程的宏細觀影響機制，并對裂隙巖質邊坡漸進破壞過程進行了模擬，分析了裂隙

2、巖質邊坡破壞模式類型，闡述了巖橋擴展貫通機制，并得出了如下主要結論：
　?。?）通過模擬含張開單裂隙巖體的單軸壓縮試驗，研究了裂隙傾角、長度、張開度、巖橋傾角和長徑比對巖體強度和破壞模式的影響。巖體試樣強度隨裂隙角度增大先減小后增大，當裂隙傾角45°時強度最低；隨裂隙長度隨長徑比的增大呈逐漸降低趨勢，裂隙張開度對強度的影響相較于其他影響因素幾乎可以忽略不計。不同裂隙幾何分布和長徑比對巖體裂隙起裂位置、擴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。
　?。?）通過模擬含張開雙裂隙巖體的單軸壓縮試驗，研究了巖橋傾角對巖體試樣強度和最終破壞模式的影響。巖體試樣強度隨巖橋傾角增大表現出先減小后增大的規律，其中巖橋傾角為60°時強度最低。當巖橋傾角β=0°和30°時，裂隙試樣發生翼裂紋貫通破壞，而巖橋破壞并未貫通；當巖橋傾角β=60°時，巖橋發生拉剪復合破壞，與翼裂紋共同造成試樣破壞；當巖橋傾角β=90°和120°時，預制裂隙內部由翼

4、裂紋與預制裂隙搭接，形成“魚眼”狀的破壞區域，發生翼型裂紋與預制裂紋搭接貫通破壞。
　?。?）通過定義張拉型Ⅰ，張拉型Ⅱ和拉剪型Ⅲ三種位移場類型，揭示了裂隙試樣裂紋的開裂擴展貫通均是由于顆粒在張拉應力作用下發生相對位移所致，且隨著應變的增加，其張拉趨勢逐漸由相對張拉向絕對張拉轉變。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觀本質。
　?。?）通過模擬裂隙邊坡漸進破壞過程，總結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。當連續性λ≤0時，巖橋主要發生張拉破壞，λ＞0時，巖橋主要發生拉剪復合破壞，且λ值越大，剪切破壞占得比重越大，其穩定性也逐漸提高，表明裂隙面對邊坡的穩定性具有主導性作用。
　?。?）通過模擬隨機巖橋邊坡失穩滑移破壞過程得出其裂隙擴展遵循先內后外，再由外至內，由下到上的順序。即首先從內部預制裂隙開始，然后向坡表擴展，當預制裂隙全部破壞之后，巖橋貫通從坡表向坡內逐漸發展。相較于單巖橋和多巖橋裂隙邊坡的單一滑