基于岩腔后退的危岩断裂破坏分析——以重庆市万州区太白岩危岩为例

摘要

硬质岩体危岩的突发性破坏本质是岩体的脆性断裂破坏。以重庆市万州区太白岩危岩为例,将危岩后缘卸荷裂隙的扩展贯通简化为半无限大板的边缘裂纹断裂问题,建立了卸荷结构面接触与非接触的裂纹断裂力学模型,推导了Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹应力强度因子以及联合应力强度因子表达式,并基于数值模拟手段提出了危岩结构面正应力与剪应力确定方法。万州太白岩危岩W10断裂破坏分析结果表明:危岩崩塌失稳受控于岩腔的深度,岩腔深度加大,后缘卸荷裂隙扩展,其力学机制根据岩腔深度变化表现为拉破坏和拉剪破坏;对于危岩W10,裂纹联合应力强度因子随岩腔深度的增大表现出先增加后降低再增大的趋势,Ⅰ型裂纹断裂应力强度因子具有与联合应力强度因子相同的变化特征;岩腔深度3~6 m以及9~10 m内,危岩裂纹主要为拉应力集中状态;岩腔深度6~9 m时,危岩裂纹处于拉剪应力状态;当岩腔深度为3.8 m时,危岩W10发生拉剪断裂破坏,断裂扩展角为29.5°。