软土地层基坑开挖稳定性研究

为研究滨海地区深厚软土地层对基坑抗倾覆稳定性的影响,考虑软土厚度、软土所处埋深,基于三维有限差分法开展了系列模拟实验,通过坑底隆起及地连墙水平向位移等方面讨论了深厚软土地层对基坑稳定性的影响,通过调整地连墙嵌固深度,定性分析了嵌固深度对基坑稳定性的影响规律。结果表明:同一埋深下,随软土厚度线性增大,水平位移近似呈曲线增长;地连墙水平位移与软土地层埋深呈正相关。地连墙嵌固深度对基坑稳定性的影响存在限值,当大于该限值时,只增大嵌固深度不能有效改善围护结构受力状态及变形特征。

冲击荷载作用下非贯通节理岩体细观破坏模式研究

地应力作用下节理岩体的动态力学特性及对应力波传播规律的影响对深部地下工程的稳定性有着重要影响,采用颗粒流离散元软件(PFC^(2D))建立了含非贯通节理岩体的冲击作用数值模型,并通过与室内试验的对比验证了模型的有效性。通过对不同节理倾角、节理长度非贯通节理岩体的冲击压缩仿真试验,分析了岩体的变形特征、破坏模式及应力波传播规律。结果表明:随节理倾角从15°增加至75°,岩石强度呈现先减小后增大的近“V”字型变化规律,节理试件始终处于拉伸主导作用下,并在45°倾角时拉伸作用最为明显;随着节理长度的增大,岩体的初始损伤增大,动态抗压强度减小。15~25 mm“短”节理试件的贯通破坏由反翼裂纹主导,而30~35 mm“长”节理试件是在反翼裂纹和共面裂纹共同作用下断裂破坏。

动-静组合荷载下非贯通节理花岗岩动态响应研究

本文以室内试验结果为基础,采用FEM-DEM耦合法对动-静组合荷载作用下非贯通节理岩体进行模拟试验,旨在对受高静力影响的非贯通节理岩体的动态力学响应做深入剖析。考虑了围压、节理贯通度影响,研究节理岩体力学特性和破坏机理,讨论不同节理贯通度工况下非贯通节理岩体的裂纹起裂规律与扩展模式。结果表明:围压的约束作用,从无到有影响巨大。动-静组合荷载下,动态强度总体表现为随贯通度的增大而减小,节理的劣化效应越显著。节理贯通度较小时,试件内部仅有离散裂纹生成,并未形成宏观破裂带,裂纹扩展路径不够明确。认为在高地应力环境下,非贯通节理岩体处于高赋能状态,弹性特征更加显著,对动载扰动更为敏感。

二维静载作用下含正交型交叉裂隙岩体动态力学特性研究

为研究围压对含交叉裂隙岩体的强度特征和破坏规律的影响,考虑裂隙贯通比、初始静载和应变率,基于双轴霍普金森压杆(biaxial Hopkinson pressure bar,BHPB)试验系统开展动静组合加载试验,并借助数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术分析试样的变形过程,研究交叉裂隙岩体强度特征、能量耗散规律与断裂特性。研究结果表明:最大主应力方向的动态强度和峰值应变随着最大主应力或应力差的增大而减小,随中间主应力或者应变率的增大而增大,而中间主应力方向的动态应力和峰值应变显示出相反的变化趋势;随着差应力的增大,单位体积损耗能增加;随裂隙贯通比的增大,试样的动态强度减小,能量损耗率显著增加;主次裂隙贯通比决定试样的最终破坏模式,当裂隙贯通比较小时,交叉裂隙试样的起裂–扩展主要受主裂隙控制,当贯通比大于0.67时,主次裂隙相互作用明显,试样形成由主次裂隙、反翼裂纹、共面裂纹组成的多个破裂面;在双向等围压作用下,反翼裂纹在试样主次裂隙尖端贯通,最终呈剪切破坏;在双向不等围压情况下,试样呈现出与最小主应力方向近似垂直的分层剥离成块破坏,整体表现为压剪破坏。

含非贯通节理花岗岩的力学特性与细观起裂机制研究

非贯通节理复杂的起裂机制与破坏模式对岩体力学行为有着重要的影响。考虑节理倾角与贯通度的影响,基于花岗岩试样单轴压缩试验,分析非贯通节理对岩体力学特性及断裂特征的影响,结合三维离散元数值模型,从细观尺度研究裂纹起裂、贯通破坏过程与岩体宏观破坏的相关性,并建立含非贯通节理的断裂力学理论模型,引入应力强度因子一般表达式,分析非贯通节理的断裂韧性,量化节理倾角与贯通度对岩体抗脆断能力的影响。结果表明:非贯通节理对岩体造成的劣化效应显著,随着倾角的增加,节理岩体强度增加。根据裂纹形态与形成机制,区分了6种裂纹,发现节理试样的起裂破坏模式对强度特征影响显著。15°~75°范围内,试样的断裂韧度随节理倾角的增大有不断增大的趋势,其中,15°节理试样抗脆断能力最弱;随节理贯通度的增大,节理岩体的断裂韧性近似双曲线趋势减小。