層狀巖體邊坡工程力學(xué)參數(shù)研究

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1、河海大學(xué)博士學(xué)位論文層狀巖體邊坡工程力學(xué)參數(shù)研究姓名：巫德斌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：徐衛(wèi)亞20041101河海大學(xué)博士學(xué)位論文摘要巖體力學(xué)參數(shù)的合理確定是巖石邊坡工程中一項(xiàng)基礎(chǔ)的工作。由于巖體具有不均勻性、不連續(xù)性和隨時(shí)間變化的特性，目前在層狀巖體邊坡工程的巖體力學(xué)參數(shù)選取方面仍然存在一些問題。本文針對(duì)當(dāng)前巖體力學(xué)參數(shù)研究的難點(diǎn)進(jìn)行了研究，并將研究成果應(yīng)用到實(shí)際邊坡工程中。本文研究工作主要內(nèi)容如下：1．提出了修正的RMR法—GSMR法，并用于邊坡巖體力學(xué)參數(shù)的估算。該方法較全面地考慮了完整巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面粗糙度、地下水條件、巖石質(zhì)量指標(biāo)、邊坡高度、

2、研究區(qū)域地震基本烈度、開挖方法和人工邊坡形態(tài)等影響巖體力學(xué)性質(zhì)的因素，并提出了連續(xù)性權(quán)值修正的方程(二次函數(shù)關(guān)系或半對(duì)數(shù)關(guān)系)，對(duì)完整巖石強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面INgIi權(quán)值進(jìn)行了連續(xù)修正，減少了主觀判斷帶來的誤差。在邊坡巖體力學(xué)參數(shù)預(yù)測方面，將GSMR值代替RMR值，更能反映邊坡巖體實(shí)際力學(xué)性質(zhì)，并將其用于邊坡穩(wěn)定分析，是一種邊坡工程上可行的方法。2．用微結(jié)構(gòu)張量表示廣義Hoek．Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則參數(shù)，使之可以考慮邊坡巖體各向異性特性：把邊坡開挖弱化因子和錨固增強(qiáng)因子引入廣義Hoek—Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則，并提出了兩個(gè)因子的計(jì)算公式，研究了爆破開挖和錨固對(duì)邊坡巖體力學(xué)參數(shù)的影響程度，

3、計(jì)算了爆破開挖和錨固后的巖體力學(xué)參數(shù)。算例分析表明：變形模量、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)力和加載方向與結(jié)構(gòu)面夾角正弦的平方呈線性相關(guān)，具有不同程度的各向異性，粘結(jié)力的各向異性特別地明顯；內(nèi)摩擦角在未擾動(dòng)、開挖和錨固條件下的各向異性不明顯，均保持不變。開挖對(duì)不同邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)的影響程度不同，一般地對(duì)顰硬巖體的影響大于軟弱巖體；開挖弱化因子與變形模量、粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角呈線性相關(guān)，與抗拉強(qiáng)度呈指數(shù)相關(guān)。錨固對(duì)變形模量、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)力提高幅度大，對(duì)內(nèi)摩擦角提高幅度不大；錨固增強(qiáng)因子與變形模量、粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角呈線性相關(guān)，與堅(jiān)硬巖體的抗拉強(qiáng)度呈線性相關(guān)，與軟弱巖體的抗拉強(qiáng)度呈指數(shù)相關(guān)。3．考慮圓形截面巖石

4、簡支梁中央受集中力作用，用應(yīng)變片測定簡支梁某些點(diǎn)的應(yīng)變值，推導(dǎo)了量測應(yīng)變值與流變參數(shù)蠕變?nèi)崃恐g的關(guān)系表達(dá)式：根據(jù)粘彈性本構(gòu)模型理論，推導(dǎo)了系統(tǒng)模型蠕變?nèi)崃康囊话阈问?；?dāng)巖石簡支梁出現(xiàn)彈一粘塑性變形時(shí)，推導(dǎo)了量測應(yīng)變與梁撓度之間的關(guān)系表達(dá)式；使用最d,--乘法建立目標(biāo)函數(shù)，對(duì)模型流變參數(shù)進(jìn)行估計(jì)：用龍灘水電站泥板巖巖樣流變試驗(yàn)所測得的應(yīng)變值，反演了泥板巖的流變參數(shù)，進(jìn)行了泥板巖粘彈性模型辮識(shí)，得出了符合泥板巖的流變本構(gòu)模型。中文摘要4．假定層狀巖體為層狀復(fù)合材料，采用復(fù)合介質(zhì)的等效介質(zhì)理論研究了層狀巖體的等效彈性模量，并提出與邊坡類型對(duì)應(yīng)的等效介質(zhì)模型，與層狀巖體邊坡(包括切層邊坡和反傾向

5、邊坡)對(duì)應(yīng)的力學(xué)模型為并聯(lián)模型，與順層邊坡對(duì)應(yīng)的力學(xué)模型為串聯(lián)模型。研究表明：voigt．Reuss模型上下限范圍大、精度不高，Hashin—Shtrikman模型上下限范圍小、精度高，Eshelby模型、自洽模型、微分模型和Mod．Tanaka模型預(yù)測結(jié)果基本保持一致。5．利用本文的研究成果，給出了向家壩水電站左岸層狀巖體邊坡未擾動(dòng)區(qū)和開挖擾動(dòng)區(qū)的巖體力學(xué)參數(shù)建議值，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該邊坡變形進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析，進(jìn)行了工程實(shí)例分析驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：層狀巖體邊坡、力學(xué)參數(shù)、GSMR法、Hock-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則、蠕變?nèi)崃?、等效彈性模量、向家壩水電站III河海大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractT

6、hereasonableconfirmationofrockmassmecharticalparameterisafundamentaljobinrockslopemechanicsandengineering．Becauserockmasspossessesheterogeneity,discontinuityandrheologyproperty,thereexistssomeproblemsonthechoiceofrockmassmechanicalparameteroflayerrockmassslopeengineering．Inthispaper,thecurrentlydi

7、fficultproblemsonrockmassmechanicalparameterarecarriedout，whichstudyresultsareappliedtotheslopeengineeringpractice．Themainstudyworkinthedissertationarefocusedonfollowingseveralaspects：1．BasedontheadvantagesofRMRo