节理对砂岩变形及破坏特征影响研究

工程岩体一般都含有各种不同级别的地质构造节理和软弱面,使得岩体的强度弱化。含有节理的岩体和完整岩石具有完全不同的力学性质。本文在三轴压缩试验的基础上,对不同节理倾角的三峡库区砂岩开展研究,探讨其变形及破坏特征。试验结果表明:①在同种围压下,节理岩样峰值强度的大小关系为:σ_60°<σ_30°<σ_90°<σ_完整。②相同围压下,完整岩样弹性模量及变形模量均高于节理岩样,随着围压升高,岩样弹性模量和变形模量逐渐增大,其增长速度随围压增大而逐渐降低。③在低围压下(＜5 MPa),节理倾角对岩样弹性模量和变形模量影响较大,相比完整岩样有较大幅度地降低,其中30°倾角和60°倾角岩样降低程度较高,弹性模量最高达31%,变形模量最高达40%;随着围压增大(大于10 MPa),节理倾角对岩样变形参数影响逐渐减小,相比完整岩样,节理岩样弹性模量降低幅度小于15%,变形模量降低幅度小于10%。④节理倾角和围压对岩石的破坏机制均有较大的影响,节理倾角及围压不同,岩样破坏形式不同。     

应力–冻融耦合作用下砂岩变形与损伤特征研究

寒冷地区工程岩体承受应力和冻融循环的共同作用。在长期应力–冻融耦合作用下,岩石力学性能会产生显著弱化,造成工程岩体灾害。为了研究应力–冻融耦合作用下砂岩的变形和宏细观损伤特征,首先采用砂岩试样开展冻融循环试验,研究无应力作用下砂岩冻融循环过程中的冻融变形规律。然后提出一种基于颗粒流和颗粒膨胀的岩石冻融循环数值模拟方法,并采用该方法开展应力作用下岩石冻融循环数值模拟,研究轴向应力作用下岩石冻融过程中的变形和破裂演化规律。研究结果表明：无轴向应力时,随着冻融循环次数的增大,砂岩的轴向和径向应变先增大后基本保持不变;冻融循环过程中砂岩试样轴向和径向应变存在显著差异,试样径向应变大于轴向应变,砂岩试样轴向和径向应变的差异随着冻融循环次数的增多先增大后减小;轴向应力不为0时,试样轴向应变随冻融循环次数的增大逐渐减小,径向应变随冻融循环次数的增大逐渐增大;在冻胀力作用下,试样表面附近的裂纹密度大于试样内部的裂纹密度;冻融循环过程中,轴向应力会抑制裂纹沿与试样轴线夹角较大的方向起裂和扩展;冻融循环过程中,试样内的破坏以拉伸破坏为主;基于颗粒流和颗粒膨胀的数值模拟方法能够较好的模拟冻融循环过程中砂岩的...     

地面沉降变形破坏实例分析

某水库在2010年汛期运行中,溢洪道下游出水渠左岸出现大面积地面沉降现象,并伴随有大面积地面裂缝,且局部出现坍塌现象,严重影响周围居民的正常生活和出行安全,一旦垮塌,将对水库行洪产生极大的影响。文章通过调查沉降区工程地质及水文地质条件,详细描述沉降区形态,深入分析了产生破坏变形的原因。结果表明:降雨入渗是导致大面积地面沉降及局部坍塌的主要原因,回填区土体结构杂乱且松散,透水性强,亦具备形成沉降的岩性结构条件。     

均匀及非均匀荷载作用下柱下梁板式筏基反力变形及破坏特征试验研究

本次试验对高跨比1/6的梁、板厚跨比1/12的两组梁板式筏基模型进行加荷试验。试验表明,梁板基础呈现整体正向挠曲、内部区域反向挠曲特征。荷载通过柱传递至梁,再由梁传递到板,当柱下荷载均匀时,在地基承载力特征值内,地基反力非直线分布,梁下平均反力与柱下平均反力相差不大,约为总平均反力的1.1~1.15倍,板下平均反力小于总平均反力,板格中点处的地基反力约为总平均反力的55%,结构破坏时裂缝出现在板格上表面,裂缝贯通后呈对角线破坏形态;对于角部区域板块,角柱位置的地基反力与平均反力的比值约为1.2,其余部位地基反力均小于平均反力,区格板中心下的反力最小,约为角柱位置的地基反力的40%。结构破坏时梁中部顶面首先开裂,裂缝向下延伸至板边,由板边沿平行于梁的方向向板中心呈渐进式破坏,裂缝贯通后呈十字交叉破坏形态。     

“饱水-风干”循环作用下砂岩损伤劣化规律研究

水库正常运营过程中,将周期性的进行蓄水、排水,库岸边坡部分岩体处于“饱水-风干”的循环状态,将造成岩体性质劣化.据此,在以往研究的基础上,对循环加卸载砂岩损伤试样进行了“饱水-风干”循环作用试验,试验结果表明,在“饱水-风干”循环过程中,砂岩损伤试样的纵波波速、回弹值和单轴抗压强度均逐渐劣化,而且规律明显.水压力的升、...     

温度梯度冻土压缩变形破坏特征及能量规律

采用K₀DCGF（K₀固结u0097保持荷载冻结u0097形成温度梯度u0097再试验）方法,开展2种温度梯度冻结饱和黏土在3种固结压力下的恒围压加轴压剪切试验(CTC),研究温度梯度和固结应力对冻结饱和黏土变形破坏特征和能量规律的影响机制。结果表明：K₀DCGF模式中温度梯度冻结饱和黏土呈脆性破坏特征,而均匀温度冻结饱和黏土呈塑性破坏特征;温度梯度冻结饱和黏土在CTC路径中的变形破坏过程可用3个阶段描述：弹性变形阶段,峰值应力前对应的微裂隙或微孔洞萌生阶段,峰值应力后对应的裂纹扩展贯通阶段;随温度梯度和固结应力增加冻土存储的可释放弹性应变能与外荷载所产生的总输入能量的比例逐渐增加,这与K₀DCGF模式中冻结饱和黏土的脆性破坏特征与固结应力以及温度梯度之间关系基本对应。     

我国西南某水电站右岸边坡变形破坏特征及机理

我国西南及西部地区受青藏高原隆升、河流下切等因素影响,地形起伏大,岩体完整性差,水电工程等人类活动形成高切坡在特定的条件下易发生失稳破坏,威胁生命财产安全。其中,2015年2月发生于我国西南某水电站右岸导流明渠段边坡的失稳是一例非常典型的边坡破坏现象,基于边坡变形失稳过程,通过赤平投影等工程地质方法,研究其边坡地形、岩体结构、强度特征,分析变形破坏机理,认为导致其失稳破坏的主要因素包括边坡地形高陡、倾倒变形、岩体强度差以及不利的构造带等内因,边坡开挖和雨雪融化则加剧了边坡的变形现状,最后造成失稳破坏。     

水岩作用下损伤砂岩强度劣化规律试验研究

针对震后边坡岩体在降雨或库水浸泡作用下易出现变形破坏的现状,选取典型砂岩为研究对象,对岩样先进行循环加卸载损伤作用,再进行浸泡–风干循环水岩作用试验,对损伤砂岩在水岩作用下的劣化效应和机制进行详细研究。结果表明:(1)循环加载作用导致的岩石矿物颗粒界面滑移、局部接触变形和破坏不仅使得岩样产生塑性变形,而且使得岩样内部形成初始损伤;(2)在浸泡–风干循环水岩作用过程中,损伤砂岩的抗压、抗剪强度劣化效应明显,具有明显的时间效应和非均匀性;(3)与完整岩样相比,损伤岩样的强度劣化速度更快,说明水岩作用对损伤岩样的耦合损伤效应明显,这也能较好解释一些震后边坡在经历多个浸泡或者降雨周期后容易失稳的原因。     

锦屏一级水电站蓄水后库岸变形破坏规律研究

水电工程大多位于高山峡谷地区,工程兴建后形成水库,水库蓄水后,库水升降引起库周坡体内地下水位和地下水渗流场发生变化,改变了坡体原有的受力状态,引起应力重分布,易使库区原有滑坡体或稳定性较差库段坡体产生变形破坏。锦屏一级水电站水库蓄水后库岸出现了变形破坏,部分库岸失稳对工程安全构成威胁,也对当地居民生命财产安全造成较大威胁。通过对锦屏一级水电站水库蓄水后变形破坏库岸的大量现场调查,分析了锦屏一级水电站水库蓄水后库岸变形破坏特征,总结了库岸变形破坏规律,可为其他工程水库蓄水后库岸变形分析预测及稳定性评价提供一定参考。     

水作用下砂岩断裂力学效应试验研究

 消落带是库岸边坡稳定的敏感地带,在库水位反复升降作用下,岩石的断裂韧度变化规律对库岸边坡的稳定性十分关键。以三峡库区典型库岸边坡砂岩为研究对象,针对库岸边坡消落带的实际赋存环境,设计长期浸泡和浸泡–风干循环作用2种试验方案。试验结果表明：(1) 长期浸泡和浸泡–风干循环作用下砂岩试样有明显“变软”的趋势,其断裂韧度、抗拉强度和抗压强度劣化趋势基本一致,劣化幅度在试验初期较为明显,后期逐渐趋于平缓;(2) 各力学参数劣化的幅度差别较大,其中,断裂韧度劣化最快,抗拉强度次之,抗压强度劣化相对较慢;(3) 比较而言,在浸泡–风干循环作用下,砂岩的各力学参数劣化趋势更加明显,说明在模拟库岸边坡消落带水–岩作用时,浸泡–风干循环作用是不可忽略的因素。研究成果对大量存在的库岸边坡稳定性分析具有重要参考价值,同时,相关试验方法也可以为类似试验提供参考。     

裂隙倾角及数目对岩体强度和破坏模式的影响

为研究不同裂隙倾角和数目下低强度岩体强度和变形破坏特征,对含不同预制裂隙的类岩石材料试件进行常规单轴压缩试验。结果表明:(1)低强度岩体峰值强度随裂隙数目增加而减小,随裂隙倾角增大而增大,裂隙倾角0°的三裂隙试件单轴压缩强度最低;(2)除90°裂隙试件外,随裂隙数量增加,试件弹性模量减小,而轴向峰值应变先增大后减小;(3)随裂隙倾角增大,试件弹性模量和轴向峰值应变总体呈“凹型”变化,最小值发生在30°裂隙试件,且大倾角裂隙试件(α>45°)的轴向峰值应变对裂隙倾角敏感程度大于小倾角裂隙试件(α<45°);(4)随裂隙数目增加,低强度岩体的破坏模式变化趋势:脆性破坏→塑性破坏→塑性流动变形破坏。     

等幅疲劳荷载作用下超高韧性水泥基复合材料弯曲疲劳寿命试验研究

通过弯曲疲劳试验研究了超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）的弯曲疲劳寿命、疲劳变形以及破坏特征等。试验结果表明：疲劳荷载作用下,UHTCC也会产生多条裂缝,随应力水平降低,裂缝数目减少,使得其变形能力减弱;疲劳破坏后,试件断面可分为3个不同区域,且不同应力水平下,纤维的拔出破坏和拉断破坏比例不同。UHTCC疲劳寿命服从双参数的威布尔分布,根据威布尔参数拟合的S-N双对数方程呈明显的双线性特征,原因是在低周与高周疲劳荷载循环作用下UHTCC中PVA纤维发挥作用的程度有所不同。     

剪切断裂韧度(K_(Ⅱc))确定的研究

对含裂纹的试件施加单纯剪应力时，裂纹将偏离原裂纹面扩展，测得的ＫⅠｃ小于ＫⅠｃ。理论分析证明，在剪切载荷作用下裂纹扩展是由于拉伸应力引起的，并非剪切破坏。为了抑制或消除剪切力引起裂纹尖端的拉应力，在给试件剪切力的同时，还必须给试件施加一定方向的压应力，从而在剪应力作用下．获得了剪切断裂。在此条件下测得岩石的剪切断裂韧度 ＫⅡｃ都大于 ＫⅠｃ。研究表明，产生Ⅱ型断裂是有前提条件的，即：裂纹尖端最大无因次剪应力强度因子ｆｒθｍａｘ与裂纹尖端最大无因次拉应力强度因子ｆｒθｍａｘ的比值ｆｒθｍａｘ／ｆｒθｍａｘ＞１和ｆｒθｍａｘ／ｆｒθｍａｘ＞ＫⅡｃ／ＫⅠｃ。     

巫山县龚家方至独龙一带斜坡变形破坏机制

长江三峡库区地质条件复杂,2008年9月175 m试验性蓄水以来,据统计全库区发生滑坡200余处,塌岸100余处,涌浪灾害逐步显现。巫山县巫峡峡口龚家方于2008年11月23日发生崩塌,产生的涌浪高13 m,严重威胁长江航道的安全。本文对巫峡龚家方至独龙一带斜坡的变形破坏机制进行了分析,预测了斜坡变形的破坏模式,对下一步的监测预警工作具指导作用。     

链子崖危岩体变形破坏系统辨识

提出了变形破坏系统辨识方法。根据链子崖危岩体实际的工程地质状况、变形破坏特征,预测总结了８种可能的变形破坏方式及对应的位移关系式。据此设计了变形监测网。由监测结果反分析,并对照各种可能的变形破坏方式的位移关系式,可以识别今后实际发生的变形破坏的方式和过程。     

节理面对千枚岩物理力学性状的影响

节理面对岩体物理力学性状具有显著影响。以千枚岩为例,开展常规三轴压缩试验,讨论节理面与最大主应力夹角、围压对岩石破坏模式的影响。结果表明:1)节理面与最大主应力夹角在5°~45°,破坏模式有张拉-剪切复合型破坏、横交节理面剪切与沿节理面滑动的复合型破坏以及沿节理面间的剪切滑动破坏三种;2)随节理面与最大主应力夹角增大,峰值强度逐渐降低,破坏模式发生由复合型向单一型的转变;3)千枚岩变形、强度参数具有明显"夹角效应",节理面与最大主应力夹角对弹性模量和黏聚力影响较为显著;4)围压增大会降低岩石节理面的力学效应。     

口泉断裂带中段断裂组合特征及活动性研究

为查明口泉断裂在圣水沟一鹅毛口段断裂特征和断裂活动性,野外采用了地质调查、人工地震勘探、电阻率CT法、钻孔控制等综合手段对该段内的断裂具体位置、断裂活动性进行了详细研究,从而避免断裂活动对建筑物产生破坏.     

卸荷岩体的变形破裂特征

在岩石试件卸荷试验的基础上,结合大型开挖工程,研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。研究表明,岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容,其破裂以张性破裂为特征,并存有张剪性和剪性破裂;卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外,其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制,比岩石更易发生变形与破坏,特别是其破裂体系,很大程度上受岩体结构的控制。     

桩基各破坏形态的静载试验曲线特征分析

在竖向荷载作用下,桩的破坏形式多样,随着其桩型、岩土特性、施工工艺等因素的不同而影响其Q-s曲线的形状变化,本文仅从静载试验Q-s曲线特征进一步分析桩基的破坏形态,对分析和解决桩基础工程质量问题具有重要价值。