三峡花岗岩峰后力学特性及应变软化模型研究

通过对三峡花岗岩进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的应力–应变全过程曲线。基于弹塑性理论,通过试验数据拟合屈服面,分析研究花岗岩强度参数与峰后应变软化参量的关系,得出在花岗岩的应变软化过程中,黏聚力c随应变软化参量的增大而快速减小,而内摩擦角?在应变软化的过程中几乎保持不变的结论。在此基础上建立花岗岩峰后应变软化模型,利用FLAC3D程序对花岗岩三轴压缩试验进行了数值模拟,其结果与试验数据比较吻合。

三峡花岗岩起裂机制研究

从三峡花岗岩常规三轴实验出发,通过研究裂纹应变的变化规律,得到不同围压下花岗岩的起裂应力。结果表明,起裂应力与围压变化幅度一致,与峰值强度相比,起裂应力一般保持在峰值应力的25%～50%。进一步的实验与理论分析认为,三峡花岗岩在单轴、三轴压缩条件下的微观破裂机制主要是拉伸破裂,从起裂至裂纹稳定扩展阶段,其内部裂纹属I型裂纹,由此通过对压应力下椭圆裂纹的拉伸破坏分析,研究起裂应力、起裂角与围压的关系。比较基于裂纹应变分析得到的结论发现,二者在一定围压区间是比较接近的。

三峡花岗岩地区坡面暴雨产流过程的研究

在地处长江三峡库区花岗岩地区的下岸溪典型小流域里，建立了５个代表不同土地利用现状（林地、灌草地和裸地）的径流观测场，同时进行了多次人工模拟降雨试验，通过对人工模拟降雨条件下坡面产流规律的研究，以动力波方程为理论依据，推导出了坡面产流的数学模型，并编写了ＱＢＡＳＩＣ程序，模拟实际产流的动态过程。分别以参数ａ和各场降雨产生的坡面径流总量为因变量，实际雨强Ｉｐ、雨前土壤含水量δ和 为自变量，进行多元回归，得到了参数预测方程和单场暴雨条件下坡面产流总量的预测方程。通过检验，利用本文提出的方程预测单场暴雨条件下的坡面产流过程是可靠的，在实践中可以应用。

长江三峡花岗岩地区坡面单场暴雨产沙过程的动态模拟

在地处长江三峡库区花岗岩地区的下岸溪典型小流域里,建立了5个代表不同土地利用现状(林地、灌草地和裸地)的径流观测场(5m×20m),同时进行了多次人工模拟降雨试验。通过对人工模拟降雨条件下坡面泥沙搬运规律的研究,以Shen和Einstein提出的悬移质和推移质的搬运方程为理论依据,推导出了坡面产沙的数学模型,并编写了Qbasic程序,模拟实际产沙的动态过程。拟合中发现B_1是控制产沙数量的量,B_2是控制产沙过程(趋势)的量。分别以B_1、B_2为因变量,实际雨强I_]、雨前土壤含水量δ和(?)为自变量,进行多元回归,得到了参数预测方程。通过检验,利用本方程预测单场暴雨条件下的坡面产沙过程是可靠的,在实践中可以应用。

三峡花岗岩特征研究综述

花岗岩是岩石工程建设中的重要材料,了解花岗岩力学性质对三峡工程建设具有十分重要的经济意义和社会意义。三峡工程中不同的矿物成分其表现形式也是不同的,不同的矿物成分导致其细观结构不同,最终导致其力学性质也是不同的。通过各种加卸载试验得到三峡花岗岩裂纹、晶体、能耗等特征,了解其有关力学特征。但是进行的系统总结也是有限的,还有其他力学参数没有进行考虑,仍需进一步的了解。

卸荷条件下花岗岩力学特性试验研究

基于岩石试件的卸荷试验,研究卸荷条件下岩石的变形、参数及破裂特征。研究结果表明:(1)卸荷过程中岩石向卸荷方向回弹变形较为强烈、扩容显著,脆性破坏特征明显。(2)卸荷过程中岩石的变形模量E逐渐减小,泊松比μ逐渐增大,E减小了5%～27%,而μ增大了50%～335%,变化均随初始围压的增大和卸荷强度的增强而增大,两者均与体积应变相关。(3)相对于加载试验,卸荷岩石的c减小而φ增大,且卸荷强度愈强,c减小得越多,φ增大的程度越小。峰值c减小了33.2%～47.8%,而残余c为正常值的65.3%～77.6%,峰值φ增加了14.7%～33.2%,而残余Φ增大了5.9%～9.4%。(4)卸荷条件下岩石破坏具有较强的张性破裂特征,各种级别的张裂隙发育,双向卸荷时甚至在次卸荷方向上也可能出现张拉裂隙,剪性破裂面一般追随张拉裂隙发展。

脆性岩石侧向变形特征及损伤机理研究

进行了三峡花岗岩常规三轴压缩、保持轴向应变和保持轴向应力的卸围压试验,研究了脆性岩石在不同应力路径和不同加载控制方式下的侧向变形特征,可见临界侧向应变均稳定在(-0.004±0.000 5)范围内。进一步进行三峡花岗岩的全过程应力-应变曲线和损伤力学分析,发现脆性岩石在不同应力路径和不同加载控制方式下均以侧向损伤为主,且侧向损伤曲线的形态近似,达到临界破坏状态时损伤值稳定在0.7～0.8左右。最后以侧向损伤变量表征花岗岩脆性破坏过程,建立了基于应变空间的、可以考虑卸荷应力路径的损伤模型和应变型破坏准则。