渗流对卸荷岩质边坡稳定性影响的研究

摘要

渗流场和应力场的分布特性及耦合情况，是影响节理裂隙岩质边坡稳定性的重要因素。本文基于岩石力学、断裂力学、损伤力学、渗流力学等基本原理，在分析了岩石卸荷过程的基础上，通过理论分析、室内试验及数值计算等相结合的方法，探讨了裂隙岩体渗流场与应力场耦合机理及渗流对卸荷岩质边坡稳定性的影响诸问题，得到了如下主要结论： 1) 介绍研究了裂隙岩体的几何及力学特性，为裂隙岩体的渗透性分析、断裂损伤分析及渗透与应力耦合关系分析提供基础； 2) 从断裂力学及损伤力学的理论出发，分析讨论了裂隙的起裂扩展及损伤演化，研究了水对裂隙强度的影响及边坡卸荷对裂隙扩展的影响；探讨了岩体卸荷变形与岩体渗透系数之间的关系，并进行了裂隙岩体渗透系数与应力强度耦合公式的推导； 3) 通过试验得到了不同阶段的卸荷量与渗透系数之间的关系曲线。根据试验结果，建立了卸荷应力-渗透系数关系方程，探讨了岩石渗透系数与卸荷量之间的变化规律。 4) 分析了开挖卸荷引起边坡岩体应力场的重分布规律，并根据断裂力学理论，讨论了卸荷引起裂隙扩展的机理。用拉格郎日有限差分法FLAC-3D对所研究的边坡进行安全稳定性分析，根据不同的渗透系数得到对应的安全系数。