水作用下岩体断裂强度探讨

分析了裂纹岩体中水压力的作用及类型。在探讨静水压力、动水压力及水化学损伤对裂纹尖端应力强度因子的基础上，推导给出了考虑水压力和水化学损伤作用等不同条件下的含闭合或张开裂纹的岩体断裂强度新准则，并得出：水对含结构面(裂纹或节理)岩体的断裂力学效应的作用包括直接与间接两方面，直接作用来源于裂纹中的静水压力或动水压力：间接作用来源于水对裂纹面上的剪切强度(粘聚力与内摩擦角)的损伤。水对岩体断裂强度的作用，对于裂纹是否闭合，在新准则中有不同的表达式。     

裂隙水流对裂隙壁的双重力学效应

裂隙水流对裂隙壁同时具有法向渗透静水压力作用和切向的拖曳力 (渗透动水压力 )作用。本文提出单一光滑平直裂隙、充填裂隙、水流和充填物一起流动 3种情况下裂隙壁所受的渗透静水压力和拖曳力公式 ,并采用算例定量分析裂隙水流对裂隙壁的这种双重力学效应。结果表明 ,裂隙水流的渗透静水压力和切向拖曳力作用都使岩体各应力分量增大 ,计算岩体应力时应考虑裂隙水流的双重力学效应。     

渗透水压作用下类岩石材料张开型裂纹启裂特性研究

 在探讨渗透水压和远场应力共同作用下张开型裂纹的启裂规律及裂纹尖端应力强度因子的演化规律的基础上,建立压剪应力场和渗流场共同作用下含预置裂纹类岩石材料的损伤断裂力学模型和裂纹尖端应力强度因子演化方程,提出运用裂纹尖端应力强度因子作为判断压剪岩石裂纹的启裂准则。研究结果表明：张开型裂纹尖端应力强度因子受围压、渗透水压力、裂纹尖端曲率半径以及裂纹倾角等因素的影响;裂纹启裂角随预制裂纹角度的变化不大,其值约为70.5°;裂纹启裂强度与渗透水压力、裂纹长度、裂纹尖端曲率半径成反比,与围压的大小成正比,此外还与裂纹倾角有关。算例验证表明,运用不同的断裂判断准则均可得出岩石裂纹初裂强度随渗透水压力的增大而呈减小的趋势。且进一步的试验也验证了启裂强度与渗透水压成反比而与围压成正比;当裂隙角度为30°时裂纹启裂强度最大,60°次之,45°最小。提高渗透水压可显著降低张开型裂纹的启裂强度,这一结果可为深部高应力岩体诱导破裂提供新的思路。     

饱和大理岩特征强度试验研究

为了研究水对岩石裂纹扩展活动的影响规律和机制,通过单轴压缩声发射试验,采用声发射法和体应变(含裂纹体应变)法确定干燥和饱和大理岩的特征强度,探讨声发射法确定大理岩特征强度的适用性和水对特征强度值变化的影响规律。结合特征强度附近声发射波形信号的主频统计结果,分析讨论水影响特征强度值的内在机制。结果表明:声发射法确定的大理岩起裂强度均小于宏观体应变法,其用于确定饱和岩样起裂强度有较强的适用性,但不适用于损伤强度的确定。岩样饱和后,其归一化起裂强度减小,归一化损伤强度增大。影响机制主要是孔隙水压力作用的强弱和裂纹扩展"阻碍力"。起裂点附近,孔隙水压力作用明显,岩石内部产生较多微观拉破坏,使裂纹在较低应力水平发生稳定扩展。扩容点附近,孔隙水压力作用弱化,产生裂纹扩展"阻碍力",裂纹在较高应力水平发生非稳定性扩展。     

浅议斜坡稳定性计算中水压力的作用

从理论推导的角度出发，明确了静水压力模式与动水压力模式下地下水作用效果的差异。提出要取得合理的稳定性计算结果，两种水压力模式下所取用的强度参数应有所区分，静水压力模式取快剪或不排水剪指标，动水压力模式取用慢剪或排水剪指标。     

浅议斜坡稳定性计算中水压力的作用

理论推导证明了静水压力模式与动水压力模式下地下水作用效果的差异,并且结合前人的研究成果,提出要取得合理的稳定性计算结果,两种水压力模式下所选用的强度参数应有所区分,对于静水压力模式,应取快剪或不排水剪指标;对于动水压力模式,则应取用慢剪或排水剪指标。最后采用一个具体的工程实例验证了结论的合理性。     

岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析

顺层边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。在分析顺层边坡水力驱动型滑移破坏的形成与演变的基础上,探讨了地下水对顺层边坡稳定性的影响机制;指出地下水在边坡后缘张裂隙和滑动面形成的渗流通道中运动时,对滑体将产生3个方面的力学作用:张裂隙静水压力、滑动面扬压力和拖曳力;推导了边坡极限平衡状态下张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的计算公式。分析结果表明,边坡后缘张裂隙充水高度直接决定了3种水压力的大小,当张裂隙充水高度达到临界值后,边坡在水压力作用下发生滑移破坏;且张裂隙充水高度与降雨强度呈线性关系。最后建立了顺层边坡水力驱动型滑移破坏判据。     

孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性分析

岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接.孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义.该文利用裂纹线场方法和Mohr-Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料...     

层状岩体渗透特性多尺度演化模型研究

考虑层状岩体内部微裂纹、层面等不同尺度结构特征,采用两步均匀化方法,建立了层状岩体细观损伤模型与渗透特性多尺度演化模型。两步均匀化过程分别考虑了层状岩体内部细观结构与宏观结构对渗透特性的影响。层状岩体渗透特性演化模型可同时考虑微裂纹损伤扩展、滑移剪胀,层理面滑移磨损、剪胀演化特性以及微裂纹与层理面相互作用等特征,较好地反映了内部不同尺度微结构变化对其渗透特性演化的影响以及渗透特性的各向异性特征。基于该模型,通过数值模拟层状岩体中地下洞室开挖扰动过程,研究了层面倾角以及岩体强度各向异性特征对洞周围岩损伤与渗透特性演化规律的影响。研究成果对于深部层状岩体水–力耦合特性研究具有一定参考意义。     

水对岩体结构面抗剪强度弱化作用分析

通过结构面抗剪强度试验，研究了水对结构面抗剪强度的弱化作用，将水对岩体结构面抗剪强度的影响分为两个方面，对这两种弱化作用进行了分析，从而确保岩体结构面的抗剪强度不再降低。