软硬互层边坡岩体的蠕变特性研究及稳定性分析

岩体的蠕变性是影响边坡变形与长期稳定性的重要因素之一。以清江水布垭坝址区马崖高边坡为例,针对边坡内具代表性的软岩和硬岩,通过开展室内岩石压缩蠕变试验,研究了不同类型软、硬岩石的蠕变破坏特征,据此建立了岩石的流变本构模型并进行参数辨识。在此基础上,应用三维粘弹塑性方法对马崖高边坡的时效变形及稳定性进行数值分析,探讨了边坡在开挖卸荷及泄洪冲切(运行期)等工程荷载作用下岩体的蠕变变形及塑性区发展。研究结果表明,软硬互层边坡岩体的蠕变效应十分显著,对于大规模开挖的岩质高边坡而言,岩体的蠕变特征不仅影响到边坡的位移量值,而且改变了边坡的位移形态。在工程长期运行过程中,岩体蠕变引起的应力场变化使得坡体内塑性区分布由坡面向坡内延伸,按流变10 a计,其延伸深度可达数十米。

岩石破裂过程中的声发射b值及分形特征研究

应用声发射及其定位技术,通过单轴受压岩石破坏声发射试验,对岩石破裂过程中的声发射b值和空间分布分形维值随不同应力水平的变化趋势进行了研究。研究结果表明:声发射分形维值D和b值反映了岩石破坏过程中微裂纹的初始和扩展;在小尺度微裂纹所占比例较高的加载初期,分形维值和b值在较高的水平波动变化,部分岩石试件分形维值和b值呈现升高现象;随着载荷的增加,岩石内部微裂纹的空间分布由无序向有序转变,大尺度裂纹所占比例增加,声发射定位事件出现群集现象,分形维值和b值开始较快速下降并在岩石失稳破坏时达到最低值。在岩石破坏过程中,声发射分形维值和b值的变化趋势相近。由于实际应用时,分形维值和b值的最小值(临界点)难以确定,故可将2个参数相结合,以分形维值D和b值较快速下降作为前兆特征,以提高现场岩体稳定性监测的准确性。

节理岩体大型地下洞室群稳定性分析

深入研究了加锚节理面的变形特点和节理面附近锚杆的变形特点;把断裂力学与损伤力学相结合,采用应变能等效的方法,建立了加锚断续节理岩体在压剪应力作用下的本构关系;按自洽理论的方法,得到了加锚断续节理岩体在拉剪应力状态下的本构关系,并将其理论模型应用于某大型地下厂房的三维稳定性分析中。应用加锚断续节理岩体断裂损伤模型模拟锚杆的支护效应,锚杆通过与围岩的联合作用,有效地限制了围岩变形,改善了围岩的应力状态,阻止了围岩破损区的发展演化,从而提高了围岩的稳定性。将断裂损伤计算结果与一般弹塑性(FLAC3D)计算结果进行了对比分析。相比于普通的弹塑性模型,加锚断续节理岩体断裂损伤模型考虑了岩体中节理裂隙对洞室围岩稳定性的影响,以及锚杆针对节理裂隙的加固作用,能更好地反映裂隙岩体洞室围岩稳定性特征,从而验证了该模型的有效性和优越性。

基于载荷试验的青藏铁路试验路堤沉降监测设备可靠性验证

青藏铁路成败的关键在路基工程,而路基工程的关键是冻土问题。为研究填土分选重组试验路堤的承载力状况以及冻土沉降钻孔监测设备的性能和监测结果的可靠性,进行了基于平板载荷试验的冻土沉降监测设备可靠性验证,估算试验路堤的承载力。试验结果表明,将试验路堤土体视为各向同性弹性连续介质模型是合理的;冻土变形监测设备测试结果与利用土介质的各向同性弹性连续介质模型的计算结果相吻合,显示出冻土钻孔变形监测设备具有较高的可靠性。

饱和正冻土冻结过程的冻胀变形分析

在分析土体冻胀形成原因的基础上,通过建立冻胀过程的应力场控制方程和温度场控制方程,利用固相增量法和热弹性力学理论,推导出冻胀过程中在温度场影响下的应力分量。在此基础上对冰透镜体形成条件进行了补充,提出相变温度也是冰透镜体形成的必要条件。通过对冻结过程机理的分析,在考虑温度和未冻水对冻胀量的影响基础上,对原位冻胀和分凝冻胀机理分别进行了讨论,给出完整冻胀量的理论计算方法,该方法可以更贴近描述土体实际冻胀过程。