结构面岩体边坡在循环动力扰动下力学响应特性

为了研究动力扰动下含软弱夹层岩体边坡的稳定性的问题,通过动力扰动下不同倾角结构面岩石试件的室内实验和构建动力扰动下岩体结构面动力学模型,研究了在动力循环扰动下不同倾角结构面岩体的动力响应特性。结果表明:循环扰动下应力-应变曲线是1条封闭的滞后环曲线,它的总的阶段特征为疏-密-疏;当扰动幅值恒定时,岩石变形量随倾角的增大而增大;对同一静载应力作用下同倾角结构面岩石试件而言,岩石结构面扰动破坏应力幅值存在扰动阈值;在扰动幅值小于该阈值的情况下,岩体的塑性变形相对稳定;一旦扰动幅值超过该阈值,试件结构面发生破坏,塑性变形失稳,具体表现为塑性累积与循环次数曲线呈现“S”形;当结构面倾角大于30°时,结构面岩体破坏不仅为材料破坏,还在岩体结构面的交界位置发生剪切破坏导致整个结构面岩石系统的不稳定破坏。

红黏土-混凝土接触面剪切特性及扰动本构模型

为研究不同法向应力下接触面应力-位移及破坏强度等特征,采用大型直剪仪对红黏土与混凝土结构接触面进行剪切试验。基于扰动状态理论对接触面剪切过程进行分析,在传统两参数Weibull分布函数的基础上引入扰动阈值参数γd,构建考虑初始扰动位置影响的接触面剪切扰动本构模型,并对该模型进行验证与讨论。试验结果表明:不同条件下接触面应力-位移曲线表现出典型的剪切软化特性,且其黏聚力c和内摩擦角φ均小于红黏土自身;构建的模型可较好地预测接触面在高法向应力和大剪切位移条件下的剪切应力应变关系,扰动阈值参数γd的合理取值范围为(0.7~0.9)γp(峰值剪应变)。

不同倾角岩体结构面在循环动力扰动下的力学特性

为了研究大型硐室或边坡中不同倾角岩体结构面在动力扰动下的变形特征和破坏机理,采用微控电液伺服疲劳试验机对不同倾角结构面岩石进行不同振幅的周期性动力扰动力学试验,实验结果表明:动力扰动下结构面岩石试件发生破坏时产生大量的沿着轴向发展的竖向裂纹,随后结构面岩石试件碎裂成相对较薄的片状或条状碎屑,在宏观上表现出沿着结构面倾向膨胀;每次加、卸载的应力应变曲线都会形成一条封闭的滞后环曲线,且该曲线总体呈现出疏—密—疏3个阶段的特征;在结构面岩体倾角一定时,滞后环曲线的面积及岩体的变形模量随着扰动应力幅值的增大而增大,表明扰动振幅增加使得扰动岩石在每个循环周期中内部积聚更多可消耗的能量,用于矿物颗粒之间的黏滑消耗以及原有微裂纹的增生和新裂纹的产生,导致岩石达到破坏所需的累积不可逆变形总量会降低,劣化试件的抗载性能;当扰动应力幅值一定时,滞后环曲线的变化幅度随着结构面岩体倾角的逐渐增大而增大,岩体的变形模量随之减小,岩石的阻尼比呈现先减小,然后稳定,再增大的趋势,反映了岩石中裂隙从初始变形(空隙压密)到等速变形(微破裂稳定发展)到加速变形(裂隙贯通)后整体破坏的过程;结构面岩石试件发生破坏的扰动应力幅值存在一个可用静载荷和结构面倾角进行确定的扰动阈值,当扰动应力幅值<扰动阈值时,随着循环加卸载周期的增大,塑性应变值趋于稳定值,结构面岩石未发生破坏,岩石塑性应变积累值与扰动循环加载次数符合负指数函数,反之,当扰动应力幅值>扰动阈值时,岩石塑性应变积累值与扰动循环加载次数的关系符合朗之万函数逆函数,对这2种函数中待定参数值变化对损伤曲线簇的影响规律分析,确定了该函数中待定参数的物理意义,并通过不同振幅循环加卸载条件下不同倾角结构面岩石内部能量变化过程分析,揭示了结构面岩石在循环荷载作用下的能量破坏机制。

高原鼠兔扰动对高寒草地植物群落特征的影响

高原鼠兔是青海湖流域高寒草地主要的啮齿动物.本文基于R-Vegan中的RDA排序方法,以有效洞口数差异将高原鼠兔扰动强度划分为4组,分析不同扰动强度下高寒草地植物群落特征,进而提出群落演替的概念模型,探究高原鼠兔扰动对高寒草地生态系统及放牧质量的影响.结果表明:随着扰动强度加大,出现以灯芯草为优势种的群落向以草地早熟禾、海乳草为优势种的群落演替.当扰动强度较小时,群落的总盖度、地上生物量、物种多样性和物种丰富度较高,但杂类草植物比例较高;当扰动强度较大时,各群落特征值较低且杂类草植物比例最高;当扰动强度适中时,各群落特征值比较高,禾本科和莎草科植物比例最大.因此,轻度扰动时,虽然群落特征值高但放牧质量低;过度扰动时出现草场植被退化;而扰动强度在阈值内可维持高寒草地生态系统稳定并提高放牧质量.