检索结果-内蒙古大学图书馆

岩土力学 2016年第11期37卷 3329-3335页

作者：徐令宇蔡飞陈国兴王国新南京工业大学交通运输工程学院江苏南京210009 日本群马大学大学院理工学府环境创生部门大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

已有震害研究表明,震后边坡会因持续变形而破坏,且伴随着土体强度逐渐降低的现象,即土的循环软化行为。因此,有必要研究考虑循环软化的非线性动力本构模型以用于复杂条件下地震边坡稳定性分析。在已有的非线性动力本构模型基础上,提出... 详细信息

已有震害研究表明,震后边坡会因持续变形而破坏,且伴随着土体强度逐渐降低的现象,即土的循环软化行为。因此,有必要研究考虑循环软化的非线性动力本构模型以用于复杂条件下地震边坡稳定性分析。在已有的非线性动力本构模型基础上,提出了考虑循环软化的处理方法。同时,在FLAC^(3D)平台上实现了本构模型二次开发,并通过了理论公式与已有文献中试验数据的验证。结果表明:计算出的骨干曲线与理论公式一致,且计算出的动剪切模量比及阻尼比与试验数据吻合较好,能够克服Hardin-Drnevich模型和Davidenkov模型在较大应变处(>0.01%)过高地估算阻尼比的缺陷;考虑了循环软化后,计算出的剪切强度有明显降低,且当遇到骨干曲线剪应力可以连续地过渡到软化后的主干曲线上,模型的收敛性较好。所开发的本构模型可为大应变条件下软土场地及边坡地震灾害评估提供支持。

关键词：非线性动力本构模型循环软化本构模型二次开发数值试验有限差分法

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地下采空引起的斜坡岩体损伤及变形破坏规律研究 ——以贵州省纳雍县马鬃岭变形体为例

地下采空引起的斜坡岩体损伤及变形破坏规律研究 ——以贵州省纳...

引用

作者：王俊成都理工大学

学位级别：硕士

我国是一个地质灾害频发地区,统计表明地质灾害的发生很大程度上与人类活动有关。矿山开采作为人类工程活动诱发地质灾害的主要因素,形成的地质灾害具有破坏力大、影响范围广、经济损失大等特点,尤以地下开采诱发的崩滑地质灾害最为严重... 详细信息

我国是一个地质灾害频发地区,统计表明地质灾害的发生很大程度上与人类活动有关。矿山开采作为人类工程活动诱发地质灾害的主要因素,形成的地质灾害具有破坏力大、影响范围广、经济损失大等特点,尤以地下开采诱发的崩滑地质灾害最为严重,造成了多次灾难性事故。因此开展地下采空引起的斜坡岩体损伤及变形破坏演化规律研究,为边坡稳定性的综合评价以及煤矿的高效开采提供可靠依据,具有重要的理论价值和工程指导意义。本文通过以贵州省纳雍县鬃岭镇马鬃岭变形体为例,对研究区裂隙灰岩的强度特变形特性、宏观破坏模式、细观位移场及裂纹扩展贯通过程进行了研究和分析,研究了复杂应力路径下脆性岩石损伤演化规律。在此基础上,以UDEC为平台,用VC++语言开发了可供UDEC调用的动态链接库文件,建立了基于裂隙岩体损伤演化本构模型的马鬃岭斜坡简化模型,模拟了采动影响下裂隙岩质斜坡的破裂损伤范围演化过程,分析了斜坡破坏模式类型,阐述了斜坡损伤变形破坏演化规律。取得以下主要研究成果:(1)马鬃岭变形破坏是受地质因素和非地质因素的共同作用。地质灾害形成的直接原因是非地质因素中的煤层开采,采空区变形和塌陷引起坡体产生不均匀的变形调整,使得原本稳定的马鬃岭在自身不利内因的基础上产生变形破坏。坡体的破坏形式取决于地质因素中的地形地貌,“上硬下软”的地层组合使得坡体具有一定的自稳能力,导致坡体的破坏相对于煤层的开采存在滞后性,且能形成长大的竖向裂缝;三组结构面组成的岩体结构特征切割岩体呈块状,为坡体出现的滑坡、崩塌以及裂缝提供变形的边界条件。(2)采用三种应力路径模拟斜坡开采过程中不同位置岩石的损伤破裂特征。常规三轴加载即天然状态下的岩石强度最高,轴压增加卸围压即采空区顶板围岩的岩石强度最小。围压的大小与岩石的力学性质和变形特性有着密切的关系,围压的增加使围岩逐渐由脆性破坏向延性破坏过渡,临界围压为20MPa。卸荷造成破坏较加载更加严重和剧烈,卸荷造成岩石表面出现大量的沿轴向裂纹,因此,卸荷破坏往往造成岩石的复合拉压破坏,而卸荷破坏的的声发射计数远大于加载破坏。(3)本文提出裂隙岩体损伤演化本构模型以及Voronoi离散块体模型。从工程应用的角度系统地从位移矢量场、主应力矢量场、塑性屈服区以及破裂损伤区分布等不同角度分析和总结了围岩体破裂演化规律和特征。(4)采用底摩擦试验(定性)与UDEC模拟(定量)相结合的方法再现崩塌体从变形直至破坏的整个过程。结果表明中岭斜坡的变形破坏都是由于坡体下部煤炭开采及采空区塌陷导致的,其破坏模式为倾倒式崩塌。演化过程如下:1)由于斜坡底部煤矿开采,当形成了大范围的采空区,采空区上部顶板变形,顶板中部区域的岩体最先出现拉裂破坏,甚至塌陷,上覆坡体自重应力作用下煤柱发生压缩鼓胀,为上部坡体的变形破坏提供了空间,坡表区域开始出现拉裂缝,并随时间的发展追踪陡倾结构面向下扩展,促进了后缘拉裂缝向坡体深部扩展。2)坡体的不均匀变形引起整个坡体产生变形破坏,差异沉降会导致岩层之间沿陡倾结构面发生错动开裂,产生竖向裂缝。裂隙的发育破坏了上部岩石的整体性,由其是上部的硬质灰岩、泥岩,山顶发育有多条走向平行于临空面的裂缝。3)随着采空区坍陷的加剧,再加上长期的风化卸荷及溶蚀作用,裂隙不断发育扩大加深直至贯通,把上部岩体与基岩割离开来,分割出来的柱状岩体不断向外倾倒变形,形成危岩体,直至发生崩塌灾害。

关键词：矿山崩滑地质灾害 Voronoi离散块体模型本构模型二次开发斜坡变形破坏机制数值模拟物理模拟

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