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1.
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区域非稳定动力学环境下的岩体松动效应
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马润勇 彭建兵 周立新 门玉明 毛彦龙 李喜安《力学学报》,2007年第15卷第4期
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区域非稳定动力学环境下,长期的构造变形、重力卸荷以及地震动力作用的共同影响,可以导致岩体发生大范围变形、松动。松动岩体内发育大量的软弱结构面,且表现出整体破碎、松弛严重、透水强烈,张性节理裂隙发育、地表裂缝较发育、岩体地震动力破坏信息反映明显等特征。岩体的变形松动可以分为卸荷变形松动、倾倒变形松动、顺层滑移松动、断层控制松动、节理裂隙控制松动等5种模式。岩体的物理振动试验结果表明,地震动力是造成岩体松动的主因。数值模拟结果表明,在单纯自重应力影响作用下,松动岩体不会出现大面积的失稳破坏现象,但在地震动力作用下,松动岩体会发生大面积屈服破坏。
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2.
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层状岩体力学特性模拟实验研究 被引次数：2
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邓荣贵 付小敏《实验力学》,2011年第26卷第6期
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对层状岩体变形特性和强度特性的正确认识,合理选取其变形和强度参数,是水电站等大型岩体工程论证与设计需要解决的关键问题.为此,利用模拟实验对层状岩体的变形特性和强度特性进行了研究,得到了模拟试样的变形模量和强度随试样所含节理数、轴向应力与节理面间的夹角和围压之间的变化关系.结果表明:当最大主应力与节理面间的夹角由0°增加至90°时,试样的应力—应变全过程曲线形状存在显著差异.其变形模量整体上遵循由大变小,再由小变大的变化趋势,强度遵循三角函数变化规律.当夹角为0°、75°和90°时,试样的破裂特性基本不受节理面的影响.其它夹角或含多条节理的试样其破裂面受节理面的影响较大,破裂面大部分沿节理面发育,形成与节理面同倾向的宏观破裂面.当破裂面穿过节理间的基质层时会形成剪张性破裂带,该带的宽度受夹角大小和试样所含节理数的影响.
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3.
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高陡岩质边坡稳定性三维离散元分析
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白永健 黄润秋 巨能攀 赵建军 霍宇翔《力学学报》,2008年第16卷第5期
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某高陡岩质边坡地质条件复杂、软弱结构面发育、开挖高度大、坡度陡、临空面多,为边坡变形提供了有利的空间,边坡多处出现失稳破坏迹象。通过对边坡工程地质条件调查,岩体结构特征和边坡开挖等影响因素的分析,认为边坡变形主要发生在强风化强卸荷岩体内,受软弱结构面的控制比较明显,表现为结构面组合控制的块体变形失稳破坏模式。采用3DEC数值模拟软件,模拟了边坡开挖后坡体变形特征,数值模拟结果表明,边坡浅表层块体以及控制性块体稳定性差,可能导致边坡产生整体失稳。
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4.
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不连续滑动面演化过程的力学分析
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刘钧 曹京《力学学报》,1998年第6卷第4期
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本文从工程地质中节理连通率的概念出发, 对有一组节理非常发育的不连续岩体建立了力学模型并推导了计算公式, 进而对边坡潜在滑动面在静水压力作用下从节理错动到岩桥剪断、从局部破裂到整体滑动逐步演化成滑动面的全过程进行了数值模拟和力学分析, 得到了有参考价值的结论。
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5.
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冲击载荷作用下岩体破坏规律的数值流形方法模拟研究
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刘红岩 杨军 陈鹏万《爆炸与冲击》,2005年第25卷第3期
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为了更好地模拟岩体这种典型的连续与非连续介质共存的复杂结构体在冲击载荷作用下的破坏规律，在近年来新出现的数值流形方法基本理论的基础上，利用其算法程序对岩体中存在的不连续面如节理、裂隙等对岩体破裂效果的影响进行了数值模拟分析，计算结果充分显示了数值流形方法在模拟这类问题中的准确性和有效性。
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6.
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小湾水电站饮水沟大规模倾倒破坏现象的工程地质研究
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杨根兰 黄润秋 严明 刘明《力学学报》,2006年第14卷第2期
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倾倒破坏是陡倾层状岩体一类主要的变形破坏形式,一般发育于地表临空面附近的坡体浅部。根据文献资料,前人研究的倾倒破坏体能保持其完整形态者规模并不大。小湾水电站左岸坝前高边坡由于其特殊地形地貌及其岩体结构条件,使得如此大规模的倾倒变形体能保持其完整形态至今。由于倾倒变形体紧邻大坝且地势较高,一旦失稳,将给小湾水电站的建设造成不可估量的损失。查明倾倒破坏堆积体规模及其岩体结构特征,为倾倒堆积体边坡支护方案选择及稳定性评价参数选取提供依据。更重要的是,揭示这类大规模的倾倒破坏表现特征及其形成条件,对认识复杂条件下岩石高边坡的变形破坏机理具有一定指导意义。本文通过细致的野外调查,揭示了一类发育深度较大的大规模倾倒变形破坏。通过对边坡的详细描述与记录,阐明了这类变形破坏发育的特征和空间展布,并对其形成机制作了简要的分析。
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7.
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裂隙岩体损伤局部化破坏分岔模型及其应用 被引次数：6
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刘元高 周维垣 赵吉东 杨强《力学学报》,2003年第35卷第4期
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采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征，定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量．基于不可逆热力学理论，通过裂纹扩展的细观分析，得出了损伤的发展机理和演化方程，把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来，建立了弹塑性损伤本构关系．为分析含有节理裂隙岩体在发生局部化破坏时的特征，通过对发生局部化时的裂隙岩体的分析。构造了适用于节理裂隙岩体局部化分析的不连续分岔模型．利用非线性规划数值解法，可以得出局部化破坏的方向特征．在有限元方法中，根据该模型给出了节理裂隙岩体相关的算例，分析表明该模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的．
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8.
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缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究
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赵建军 王彦东 巨能攀 邓辉《力学学报》,2009年第17卷第2期
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高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡，一般情况下整体稳定性较好，但在特定的结构面组合状况下，开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例，通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究，采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式，并针对变形破坏模式的特点，提出支护对策。研究结果表明，结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时，缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形，若滑面与临空面具有一定夹角，边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂；结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制，一旦关键块体失稳，将引起上部块体的连锁失稳，此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护；支护工程实施后的变形监测结果表明，基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。
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9.
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小湾电站深切河谷边坡演化动力学过程及机制研究
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林锋 黄润秋 严明 蔡国军《力学学报》,2010年第18卷第5期
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小湾水电站坝址位于高山峡谷区,深切峡谷形成演化的动力学过程决定了坝区边坡目前的形态特征、岩体结构特征及稳定性状况,由此深刻影响边坡设计方案和建基面的选择。基于现场工作和分析测试成果,得出主要结论有:(1)由于河谷形成过程中的卸荷作用及风化作用,边坡浅表层改造强烈,产生了大量的中缓倾角裂隙,坡面附近近SN向陡裂张开、扩展; 浅表层发育了大量近EW向挤压带(面); (2)岸坡浅表层中缓倾角结构面的产生机制,包括沿原构造节理扩展和新生裂隙; 坡体下部的中缓倾角裂隙会因差异卸荷回弹而继续扩展,坡体中上部岩体质量劣化,在地应力场调整过程中,因剪切滑移继续扩展,坡体逐渐进入时效变形阶段。(3)对河谷边坡进行了地质—工程分类,指出各类边坡可能变形失稳模式包括倾倒变形、平面滑动、阶梯状滑动、楔形滑动和堆积体滑动等5种。
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10.
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岩石破裂滑动过程及其声发射数值模拟
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芮勇勤 唐春安《力学学报》,2001年第9卷第4期
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运用岩石破裂与失稳过程分析RFPA2D系统, 对滑动形成过程进行了数值模拟研究。滑动岩体似为非均匀弹 -脆岩石材料, 模拟结果再现了滑动形成从变形到破坏直至失稳的全过程及其声发射规律。
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11.
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试论玄武岩柱状节理的形态分类与成因分类 被引次数：1
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徐松年《浙江大学学报(理学版)》,1982年第4期
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玄武岩柱状节理是发育于玄武岩流中的一种原生破裂构造。从成因分析,它是一定特性的基性熔岩体(如具有弱的粘稠性、成分较均一、岩石的均质结构等),经受一定的应力作用(此应力由熔岩缓慢冷却、均匀收缩作用所引起),在一定的环境条件下(如平坦的冷凝面,以宁静喷溢为特点的火山活动形式和足够的岩流厚度等),发生破裂变形的产物。如果熔岩冷却收缩中心在冷凝面上均匀地分布,呈等腰三角形排列,那么垂直于熔岩冷凝面的直立节理就把岩体切割成为许多规则的六方柱体。一般由于收缩中心在冷凝面上分布的不均一,因此,常由若干组不同方向的节理将岩体切割成各种不规则的多边形柱状体。虽然,国内、外不少火山学家与构造地质学家早已对玄武岩柱状节理的形态特征与形成机理作过分析研究,但是却很少有人对它作过统一的形态分类与成因分类。
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12.
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非连续变形分析方法的改进及应用1）
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郑春梅 孙国富 王明斌 蔚立元 李英超《力学与实践》,2016年第3期
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首先，采用位移收敛判据对非连续变形的岩石断裂分析进行改进并程序实现。其次，将非连续变形分析方法和裂隙网络渗流模型结合起来，建立了渗流应力耦合分析模型，研究了裂隙岩体变形对渗流的影响以及渗流与应力耦合作用下裂隙岩体的变形破坏特征。研究发现，主干裂隙控制着渗流场分布，考虑耦合作用时的水头值比不考虑耦合作用时大，说明考虑耦合后坡体更容易变形失稳。改进前后裂纹扩展形态基本不变，表明程序计算的收敛判据是有效的。
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13.
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共面闭合断续节理岩体直剪强度特性研究
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胡波 杨志荣 刘顺桂 王思敬 刘海宁《力学学报》,2008年第16卷第3期
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介绍了节理面和岩桥各自的抗剪强度机制,引入法向变形协调条件,基于Mohr-Coulomb理论,推导了共面闭合断续节理岩体的直剪强度公式。模型试验发现,剪切破坏面以拉剪复合破坏为主,同时岩块中伴随大量的拉张微裂隙。试样的强度和变形具有明显的阶段性,全应力应变曲线主要经历了线弹性增长、节理面错动、次生裂纹起裂稳态扩展、节理面贯通破坏和残余强度5个阶段。对比发现,理论计算结果与试验值吻合较好。
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14.
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高边坡岩体渐进性破坏粘弹塑性有限元数值模拟
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程谦恭 胡厚田 彭建兵 胡广韬《力学学报》,2000年第8卷第1期
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根据边坡实际地质模型 ,基于弹塑性与粘弹 -粘塑性理论的本构方程 ,通过有限元模拟分析 ,定量地揭示和模拟再现了高边坡岩体破裂、变形、破坏及失稳前后锁固段岩体渐进性破坏的机制和过程 ,探讨了高压水流作用下滑坡启程剧动的破坏机理。
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15.
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高陡岩质料场边坡稳定性与支护设计研究
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赵建军 唐茂颖 巨能攀 霍宇翔 黄润秋《力学学报》,2010年第18卷第4期
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水电站料场高边坡具有高度大、坡度陡、卸荷速度快等特点,因多按临时边坡进行设计,故施工期变形破坏事例频发。基于这一现状,依托瀑布沟水电站两岩质料场边坡,通过两年多跟踪施工过程的支护设计工作,总结出一套操作性强的料场高边坡稳定性及支护设计方法。针对料场边坡存在的受软弱结构面控制的边坡整体稳定性、浅表层块体稳定性、碎裂岩体稳定性三种工程地质问题,在跟踪施工过程开展岩体结构调查的基础上,按照先整体后局部的稳定性评价思路,开展高边坡稳定性评价。施工期动态支护设计按照“保证整体稳定,控制局部变形,顾全潜在失稳区域”的理念,通过定性评价确定不稳定区域并优先设计提交施工；针对施工中最易出现的块体变形和碎裂岩体变形,建立了合理的支护设计原则和严格的施工规定；对稳定性差、施工风险高、支护造价大的潜在不稳定区域,应及时地调整开挖方案,减少工程造价。实践表明,这套方法保证了料场高边坡的快速施工安全,减少了工程投资。
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16.
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大瑞铁路澜沧江大桥工程边坡岩体结构特征研究
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郑光 杜宇本 许强《力学学报》,2010年第18卷第4期
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岩体中结构面的展布及其组合特征决定了岩体的工程地质性质和力学性状,影响着岩体的破坏方式。大瑞铁路澜沧江大桥所处的澜沧江构造带,具有高地震烈度、活跃的新构造运动、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程等地质特征。工程区两岸节理裂隙等弱面发育,岸坡浅表改造过程强烈,导致岩体结构复杂。通过野外现场调查,对两岸边坡岩体结构面数据进行统计分析,采用x2检验与K-S检验法对结构面进行概率密度拟合,分析岩体结构特征。结果表明：(1)右岸的优势结构面有三组； (2)左岸的优势结构面有四组； (3)各组优势结构面产出状态数据均服从正态分布。在统计分析结果的基础上,建立两岸岩体结构的统计模型,并对边坡破坏模式进行定性分析,认为：(1)右岸边坡变形破坏模式为滑移 压致拉裂； (2)左岸结构面贯通性不好,主要的破坏模式是局部块体滑移。
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17.
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单轴压缩条件下破裂岩样声发射及能耗特性试验研究 被引次数：1
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牛双建 冯文林 党元恒 贾自旗《实验力学》,2015年第30卷第4期
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为揭示岩石变形破裂的内在机理及正确评价工程破裂岩体的特性,本文对破裂岩石再破裂过程声发射、能耗特性进行了综合研究。借助MTS伺服试验机及AE21C声发射检测仪,对破裂岩样进行了单轴压缩条件下再破裂过程中的声发射及能耗特性实验研究。研究结果表明：破裂岩样声发射事件-时间曲线主要属于峰前阶段加速增长型,其声发射事件-时间曲线大致可分为声发射初始发展、剧烈、降低三个阶段;在整个压缩破裂过程中,声发射活跃程度总体上大于相对完整岩样;峰值点是声发射特征、能耗特征的转折点;岩样变形破裂过程中,声发射与能耗指标之间存在内在的、必然联系;随着破裂程度的提高,破裂岩样峰值点吸收能量与峰前段耗散能量均逐步降低;破裂岩样表面破裂面分布分形维数同峰值点吸收能量与峰前段耗散能量之间总体上均遵循非线性的二次多项式函数关系。
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18.
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爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据
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马冲 詹红兵 姚文敏 余海兵《爆炸与冲击》,2018年第3期
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运用FLAC3D软件建立了顺层台阶边坡数值模型,首先分析爆破振动作用下边坡的振速响应规律,然后通过边坡的位移、剪应变增量分析其稳定性,最后根据边坡稳定性判据,制定爆破振速安全阈值。研究表明,随着爆心距的增大,振速传播规律为近处衰减快、远处衰减慢,坡面存在高程放大效应,临空面中由于软弱夹层的阻隔影响,使得坡脚的振速最大;边坡的变形破坏受软弱夹层控制,其上覆岩体为潜在滑体,破裂面可以根据水平位移云图和塑性区分布图综合确定;边坡的破坏是一个渐进性的累积过程,位移和剪应变的累积会导致岩体的力学参数不断弱化,爆破振动劣化作用后仍有较大安全储备的边坡只会累积产生永久位移,而接近极限平衡状态的边坡将会失稳;当岩层倾角为15°~23°时,边坡振速安全阀值为21cm/s;当软弱夹层剪出口距离坡顶高度为14m,倾角分别为24°、29°、31°、34°时,安全阀值分别为10、8、6、5cm/s。
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19.
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深部节理岩体塑性损伤耦合微面模型 被引次数：2
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陈新 杨强《力学学报》,2008年第40卷第5期
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采用微面模型理论和损伤力学方法,建立了节理岩体的弹甥性损伤耦合微面模型.在节理岩体的微面上,将岩体视为由节理面与岩石组成的二元介质,以节理连通率作为岩体沿该方向的面积损伤变量,考虑微面法向拉应力和压应力下的不同塑性变形和损伤耦合作用机制,基于塑性理论建立了节理岩体的微面塑性损伤增量本构关系.采用微面物理量与宏观物理量的几何约束模型,根据微面方向积分导出了节理岩体的宏观弹颦性增量本构关系.编制了节理岩体微面模型的MARC有限元子程序,对节珲岩体的单轴拉伸、压缩试验和泥浆压力作用下的井壁稳定问题进行了数值模拟研究.数值计算结果表明,该模型能很好地揭示载荷作用下节理岩体的各向异性非弹性变形和次生节理演化过程.
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20.
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关于脆性岩体岩爆成因的理论分析
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伍法权 伍劼 祁生文《力学学报》,2010年第18卷第5期
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大型工程开挖中,高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能,产生岩爆。针对这类岩爆现象进行了一系列理论探讨,认为:(1)开挖条件下脆性岩体的岩爆破坏主要为张破裂或者张剪性破裂,破裂角一般较小,呈薄片状或刀口状。笔者认为开挖产生次生张应力和压剪应力条件下微裂纹裂尖出现张应力是可能的,因此采用格里菲斯强度理论研究开挖岩体破裂是有效的; (2)以格里菲斯强度理论为基础,分析了岩体在二维和三维情形下的岩爆破裂应力判据和破裂角,指出在有张应力的条件下,岩体的剪破裂角会减小,直至为零,这就解释了开挖面附近薄片状、刀口状破裂现象的原因; (3)分析了脆性岩体岩爆破裂的能量过程,指出张性破裂所耗能量较小,而张剪性和压剪性破裂耗能较高。认为岩爆破裂消耗的能量主要转化为新生裂纹的表面能和破裂碎片的动能,并指出表面能所占比例较动能为小。由此解释了脆性岩体岩爆破坏以动力效应为主的特征; (4)本文理论分析成果的工程应用价值在于:可以预示开挖脆性岩体破裂部位、破裂方式和破裂范围; 提出岩爆破裂的张性应力控制依据。
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