【摘 要】
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伴随着我国经济的高速发展,山区各类基础设施建设造成的滑坡、崩塌等事件频繁发生,危害严重,给人民生命财产安全及工程建设安全造成了极大的威胁。改革开放以来,我国大力发展水电事业,而在水利水电工程建设过程中常因开挖边坡浅层岩体而形成大量的高边坡。开挖劣化了岩体边坡的质量、强度等,改变了其结构和荷载条件,是诱发大量边坡失稳的重要因素之一。针对卸荷岩体边坡的稳定性问题,本文以如美水电站右坝肩边坡为研究案例,
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伴随着我国经济的高速发展,山区各类基础设施建设造成的滑坡、崩塌等事件频繁发生,危害严重,给人民生命财产安全及工程建设安全造成了极大的威胁。改革开放以来,我国大力发展水电事业,而在水利水电工程建设过程中常因开挖边坡浅层岩体而形成大量的高边坡。开挖劣化了岩体边坡的质量、强度等,改变了其结构和荷载条件,是诱发大量边坡失稳的重要因素之一。针对卸荷岩体边坡的稳定性问题,本文以如美水电站右坝肩边坡为研究案例,探究卸荷岩体断裂损伤机理及对卸荷边坡的稳定性进行分析。通过对研究区内地形地貌、地层岩性、地质构造、风化特征等进行了详细了解后,本文应用数值模拟手段,开展卸荷应力及微裂纹的分布、联系细尺度微裂纹分布的岩体宏观损伤因子及边坡整体断裂带形成模拟的研究工作,获得的理论成果与工程结论,如下所示:（1）基于PFC2D构建离散元边坡数值模型,在边坡模型中开展分阶段开挖模拟试验,试验结果得出监测点处颗粒集合体的表征元内微裂纹及卸荷应力变化量,前两阶段产生量均大于后两阶段,表明前两阶段开挖对边坡整体的影响较大。通过统计分析结合试验结果得出细观卸荷应力变化量与宏观损伤因子变化量之间的定量关系式,获得了岩体边坡开挖卸荷后应力变化与岩体破裂程度的定量评价。（2）基于ABAQUS开展卸荷边坡的裂纹扩展数值模拟试验,试验结果得到卸荷边坡存在的潜在滑动面为,在2、3号缓倾断层处发生岩桥破坏,在3号缓倾断层于开挖面剪出口剪出。通过损伤因子变化量分布等值线图得出开挖面及断层尖端的附近区域损伤程度较大,该部分区域发生断裂破坏的可能性较大。基于ABAQUS与PFC2D开展卸荷边坡断裂失稳数值模拟试验,得出有限元ABAQUS数值模拟结果与边坡预估结果基本一致,最终沿2、3号断层发生滑移-拉裂式断裂失稳;离散元PFC2D数值模拟结果表明边坡模型内以拉张破坏为主,推测出边坡在宏观上最终将发生滑移-拉裂式断裂失稳。（3）基于PFC2D开展单轴压缩数值模拟试验,进行细观参数标定。不断调试细观参数,当调试为最佳细观参数时,结果得出岩石材料单轴压缩数值模拟试验与室内单轴压缩试验的应力-应变曲线基本吻合、基本物理力学参数相对误差非常小、破坏模式基本一致。（4）基于PFC2D开展三轴压缩与三轴卸荷数值模拟试验,试验结果得出岩石材料数值模拟试验与室内试验的应力-应变曲线在峰前阶段基本相符。在峰后阶段,三轴压缩数值模拟试验表现出明显的脆性特征,三轴卸荷数值模拟试验表现出应变软化现象。得出数值模拟试验与室内试验的峰值强度与弹性模量的相对误差值都很小,得出数值模拟试验中岩样最终发生剪切断裂。
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