水—岩作用下岩石断裂力学试验研究及应用

摘要

长期以来,人们一直将岩体假定为连续、均质和各向同性介质,实际上岩体在其形成过程和长期地质构造力作用下,几乎毫无例外地都具有裂纹,这些原生裂纹在工程施工中又受到人工扰动而得以发展或产生新的次生裂纹,对于解决实际的岩体工程力学问题,需从断裂力学的角度来研究。同时,水—岩相互作用在自然界广泛存在,水是诱发各种地质灾害最活跃、最主要的因素。水库蓄水后,库水位变化直接导致岩体力学参数的性质变化,进而造成岩体性质劣化,使稳定的坝肩边坡向不稳定方向发展。因此,水—岩作用下的岩石断裂力学试验对研究高水位条件下坝肩边坡稳定分析和坝基深层抗滑稳定分析有一定的参考和应用价值。
　　本文通过选取三峡库区某滑坡砂岩为代表岩石,开展了两种不同水—岩作用过程下的三点弯曲断裂试验,三轴压缩试验和劈裂抗拉试验,分析了砂岩试样Ⅰ型断裂韧度KⅠc、纵波波速、抗压强度和抗拉强度的变化规律,研究了断裂韧度KⅠc与纵波波速、抗压强度和抗拉强度的相关性,并给出了经验公式。同时,利用统计方法、连续损伤理论和Lemaitre应变等效假说,基于Mohr-Coulomb强度准则和胡克定律,建立了饱和风干循环过程下的岩石损伤统计本构模型。最后,根据试验结果研究饱和风干循环过程下岩体的力学参数劣化规律,进行数值模拟分析库区某滑坡的长期稳定性。

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1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 本课题研究现状

1.3 研究内容及目标

1.4 拟解决关键问题

1.5 技术路线

2 试验岩石的选择和试样的制作

2.1 试验岩石的选择和试样的制作

2.2 主要试验内容

2.3 试验仪器

2.4 小结

3 水—岩作用下岩石断裂力学试验

3.1 裂纹的三种基本类型

3.2 砂岩Ⅰ型断裂韧度三点弯曲试验

3.3 岩样三轴压缩试验

3.4 岩石劈裂抗拉试验

3.5 小结

4 饱和风干循环过程下岩石损伤本构模型研究

4.1 引言

4.2 损伤变量的确定

4.3 损伤本构方程的确定

4.4 损伤本构方程的验证

4.5 小结

5 库岸边坡在库水位长期作用下的稳定性分析

5.1 工程概况

5.2 库水压力长期作用下岩体参数的确定

5.3 滑坡计算模型及参数

5.4 计算结果分析

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

后 记

附 录