反倾岩坡震后非贯通性裂缝蠕变破坏规律研究

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强震往往会对震区山体造成一定程度的损伤,使得坡体内部产生大量不易被发现的震裂缝。受损部位岩体会随时间变化产生流变现象,导致震裂缝扩展贯通。随着坡体内不同部位的震裂缝贯通合并,坡体内会形成破坏边界,从而影响坡体的稳定性,导致坡体失稳,引发地质灾害。因此研究坡体内部裂缝的蠕变特性,揭示其在不同时间段内的断裂、贯通规律对于强震山区的防灾减灾和地质灾害治理均有重要现实意义。本文探讨了反倾斜坡坡体内不同部位发育的裂缝在低中高三种不同离心加速度下的张裂应变规律:选取了反倾层状岩质斜坡作为震裂山体的坡体结构类型,通过使用预置裂缝代替强震后产生的震损裂缝。采用相似三定理推导出了相似参数,参考和比选前人的研究成果确定了层状岩板的相似材料配合比,建立了反倾层状震损岩质斜坡离心机模型,并开展了离心机模型试验,获取了不同加速度条件下,不同监测点处的裂缝开裂应变曲线;研究了震损裂缝的断裂应变特征和非断裂震损裂缝在不同离心加速度条件下的蠕变特征。最后通过PFC2D模拟了室内离心机试验,重点研究了试验过程中坡体内不同部位非贯通性裂缝蠕变破坏规律及坡体内裂缝细观演化机理。获得以下成果:(1)通过比选相似材料,确定了坡体的相似材料配合比,并对坡体内不同部位预置裂缝代替震损裂缝,基于相似三定律,建立了离心机模型并开展了离心机模型试验。对试验完成时,坡体不同位置的裂缝断裂贯通模式进行分析,得到了震损裂缝试验过程中的两种主要断裂破坏形式和七种断裂贯通类型。(2)通过对坡体内不同部位震损裂缝试验中监测的应变曲线得知:在试验过程中,震损裂缝的受力方式与离心加速度的大小相关。低离心加速度状态下,裂缝以受压和受压回弹为主;中离心加速度条件下应力状态比较复杂,以受拉和受压回弹为主;高离心加速度条件下,裂缝状态以受拉回弹和受压为主,裂缝的受力状态影响着裂缝的贯通断裂方式。(3)对震损裂缝发生断裂时的应变曲线分析得到,裂缝断裂时的应变变化存在时效性。此外绝大部分未发生断裂的裂缝在不同稳定加速度条件下裂缝的张裂应变与时间的拟合曲线满足二次函数关系式:()=(6(6~2+(7(7+(8(8。(4)通过对离心机模型试验的模拟发现:斜坡内非贯通性裂缝的断裂贯通发展不仅和坡体结构有关系,还与坡体内震损裂缝的位置和角度有关。震损坡体演化初期时,震损裂缝在坡体约1/3坡高的坡体中部发生小规模的断裂贯通;到了演化中期时,震损裂缝的断裂贯通最为活跃,向坡体下部和上部发展,靠近坡表处的断裂面初步形成;坡体演化后期时,坡体内不同部位的裂缝扩展合并,在坡体内形成多个断裂面,影响坡体的稳定性。(5)通过分析与物理试验相同位置处震损裂缝的细观力学特征得知:物理试验和数值试验监测点处裂缝力学演化结果较为吻合。震损裂缝的细观力学特征受离心加速度的大小和裂缝所处的部位的影响。
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