论文部分内容阅读
陕西省是软弱变质岩分布广泛的省份之一。近年来,随着工程建设数量的增多和规模的加大,软弱变质岩斜坡灾害频繁发生,造成的损失也逐年增加。
因此,本文以陕南公路路堑边坡与西安黑河水库坝肩边坡为依托工程,采用现场调查、室内试验和理论分析等方法,研究了软弱变质岩的力学性质,阐述了软弱变质岩斜坡灾害的基本特征、分布规律及病害模式,定性和定量地揭示了其失稳机制,从而为边坡成灾预警和选择经济有效的治理对策奠定基础。主要研究内容如下:
(1)归纳汇总了陕南地区316国道早阳-蜀河段26处软弱变质岩斜坡灾害点的基本情况,对斜坡灾害的规模、地域特征及影响因子进行了统计分析,得到研究路段斜坡灾害的变形破坏模式。
另外,通过对黑河水库右坝肩软弱变质岩边坡的野外调查,进行了槽探和平硐揭露等实地勘测工作,从而精细描述了边坡体的结构特征与变形破坏现象。
(2)根据单轴压缩试验结果,分析了岩石的全应力应变曲线,得到了岩石的力学参数,总结了单轴压缩下岩石的几种破裂形式及破坏机理;
另外,通过三轴压缩试验,比较了干燥和饱水试样在不同围压作用下的力学性质,讨论了围压对强度和变形指标的影响规律,分析了三轴状态下岩石的破坏类型及机理。
同时,基于试验所观察到的局部剪切带形成过程,引入岩土破损力学的基本元件,从岩石应变软化的破坏机制出发,建立了能模拟岩石渐进破损过程且具有明确物理意义的理论模型。
(3)通过单轴压缩流变试验,分析了流变对岩石荷载一变形关系的影响规律,研究了轴向变形随时间变化的基本趋势,并分别论述了两种片岩在流变过程中的变形特性,从而阐明了岩石的蠕变损伤机制。
另外,根据元件模型理论,建立一个新的岩石五元件粘弹塑性流变模型,并且基于此模型,将损伤变量引入其中,得到流变损伤方程。
(4)在前人研究的基础上,提出软弱变质岩边坡的水化-时效蠕变失稳机制,从水-岩相互作用和时效变形的角度出发,在物理、化学、力学及时效等诸多方面对此类边坡的成因机制及变形破坏过程进行了全面的分析。
同时,应用尖点突变理论,建立了一个新的考虑水力效应的边坡突变模型,并得到边坡突发失稳的力学判据。
最后,从现代系统科学的层次出发,总结了软弱变质岩边坡演化的系统范式原则。