基于能量方法的岩体破坏机理及其在边坡工程中的应用
Research on Rock Mass Failure Mechanism Based on Energy Theory and Its Application in Slope Engineering
岩石边坡是指主要由大体积岩石所构成的边坡形式,它是大自然中最常见的地质环境之一,广泛存在于公路、铁路、基坑和矿井等各种工程建设活动过程中.随着各国不断进行大规模的工程建设,各种边坡灾害不断出现,给国家和人民生命财产造成了巨大的损失,因此,岩石边坡的稳定分析成为岩土工程活动中一项重要的研究内容,同时岩石边坡的稳定分析也成为边坡稳定分析的核心内容.可见,进行岩石边坡稳定性研究具有非常重要的现实意义.本文根据岩体力学、岩石断裂力学和最小耗能原理的基本理论,对岩体的破坏机理进行研究,重点研究了岩体破坏过程中裂纹的扩展条件和扩展规律,并推导出了相应的断裂准则.并把该研究成果应用于岩石边坡工程中,对岩石边坡的断裂破坏及其失稳情况进行了比较详细的分析,对岩石边坡的稳定研究有一定促进作用.其主要的研究内容如下:(1)根据断裂力学和最小耗能原理的基本理论及前人的工作成果,对岩石内部裂纹的扩展方式、断裂准则等进行详细研究,从多裂纹岩体内部裂纹扩展过程中的相互关系出发,对多裂纹岩体的破坏机理进行了研究.采用理论成果对一个多裂纹岩石边坡的整体破坏过程进行了深入的计算分析.(2)在一般环境下岩体断裂破坏机理研究的基础上,通过对损伤变量和裂纹强度因子的分析,对复杂环境一一化学腐蚀环境下裂纹岩体的破坏机理进行了较系统的研究,建立了裂纹岩体的损伤演化方程及断裂准则,并对裂纹的扩展、贯通进行研究.通过与化学腐蚀下多裂纹岩石压缩破裂试验结果的对比分析,验证了理论研究成果的有效性.(3)通过对FLAC软件的二次开发,提出了以最小耗能率度量的安全系数计算方法,通过编制程序建立了相应计算模型.基于该计算模型和数值方法,对一个岩质边坡工程的破坏失稳过程进行了模拟研究,并计算得到了相应安全系数.通过与强度折减法的对比研究,证明了基于能量方法的边坡稳定分析方法不但能对边坡失稳过程进行了模拟,而且其计算得到的稳定安全系数更加合理、有效,是一种较好的岩质边坡稳定分析新方法.
- 作者：
- 何松晟
- 学位授予单位：
- 武汉工业学院
- 专业名称：
- 岩土工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 高玮
- 中图分类号：
- TU457
- 关键词：
- 裂隙岩体；破坏机理；最小耗能原理；断裂力学；复杂环境；岩石边坡；数值模拟
- fractured rock mass；failure mechanism；the minimum energyprinciple；fracture mechanics；complex environments；rock slope；numericalsimulation