库岸危岩剪切带—基岩界面宏细观剪切贯通机制及力学特性研究

以三峡库区“板壁岩”危岩为研究背景,在总结岸坡危岩内部剪切带形成过程及基本特征的基础上,通过室内剪切试验和数值模拟手段,从宏细观的角度研究该岸坡危岩内部剪切带–基岩界面的剪切贯通机制及其力学特性。研究表明：(1)剪切带为危岩体失稳的主控因素,内部充填物质具有层状无胶结特征;(2)在常法向应力作用下,界面的破坏模式可以总结为台阶根部张裂–台阶爬坡,岩板损伤–台阶剪断,岩板裂纹贯通–台阶剪碎;(3)界面剪切应力–剪切位移曲线分为压密阶段、近加载端台阶根部斜裂缝出现阶段、近似弹性变形及微裂隙扩展阶段、近加载端台阶剪断阶段、剩余台阶剪断阶段及残余阶段6个阶段;(4)界面的峰值剪切强度和残余强度随法向应力、层厚和台阶高度的增加而增加,竖向累积位移随法向应力的增加而减小、随层厚和台阶高度的增加而增加;(5)界面裂纹数量变化曲线呈“S”型,共经历裂纹缓慢增加(岩板表面磨损)–裂纹迅速扩展(台阶剪断)–裂纹数量稳定(残余摩擦)3个发展阶段,试样内部颗粒应变能和胶结应变能变化趋势与剪切应力–剪切位移曲线变化相近,总能量、摩擦能及阻尼能随剪切位移的增加而增加。研究成果对剪切带整体力学性质及含剪切带危岩稳定...     

酸蚀水致灰岩动态弱化机制及试验方法研究

水致弱化函数是岩体长期稳定性分析和失稳预测的重要参数。通过机制分析，提出表征溶蚀型碳酸盐岩强度劣化特征的动态水致弱化函数。岩矿分析和扫描电镜实验揭示：茅口组灰岩的方解石矿物含量达99.6%以上，酸蚀作用难以改变物质组分的占比，但可加剧溶蚀孔、洞、隙增生，进而削弱灰岩强度。由力学试验获取了峰值抗压强度和动态软化系数，酸蚀后的灰岩单轴抗压强度降幅介于50.8%～57.2%，其劣化程度高于其他应力状态；动态软化系数随酸蚀时间增加而降低，其时效性特征对岩体长期稳定性有不利影响。由水理性试验获取了酸蚀率、自由吸酸率、饱和吸水率和动态饱和度等指标，揭示了酸度和酸蚀时间对灰岩溶蚀差异性的影响，酸度起主控作用，但弱酸环境下，酸蚀时间决定灰岩的劣化进程。动态水致弱化函数在强酸环境下(p H=2)的降幅梯度明显大于弱酸环境(p H=6)，其拟合公式的预测数据与试验结果的最大误差小于10%。研究成果可为溶蚀型岩体劣化研究和地质灾害防治提供重要支撑。