表层喀斯特带溶蚀岩体单轴压缩力学特性模拟研究

作     者：冷德明 史文兵 李华 梁风 LENG Deming;SHI Wenbing;LI Hua;LIANG Feng

作者机构：贵州大学教育部喀斯特地质资源与环境重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025 贵州省山地地质灾害防治工程技术研究中心贵州贵阳550025 

出 版 物：《中国岩溶》 (Carsologica Sinica)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      面：1258-1269页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(42067046) 贵州省科技计划项目(黔科合基础-ZK一般128) 

主　　题：表层喀斯特带 溶蚀岩体 数值模拟 溶蚀特征参数 单轴抗压强度 力学特性 

摘      要：研究表层喀斯特带溶蚀岩体的力学特性,有助于岩溶区边坡稳定性分析。本文以表层岩溶带溶蚀特征为依据,设定溶蚀率和溶蚀均匀系数作为溶蚀特征参数。基于元胞自动机算法思路,在颗粒离散元软件中构建不同溶蚀特征的岩体模型。对溶蚀岩体进行单轴压缩数值试验,检测岩体加载过程中声发射事件。试验结果表明:溶蚀岩体加载过程可分为:(1)压密阶段;(2)弹性变形阶段;(3)稳定破裂发展阶段;(4)不稳定破裂发展阶段;(5)峰后缓慢软化阶段;(6)峰后快速软化阶段。随溶蚀率增加,岩体弹性变形阶段曲线缩短,岩体抗压强度降低;岩体由脆性破坏逐渐转为延性破坏;同时,溶蚀率增加,岩体抗压强度下降速率由最初快速降低转为缓慢降低,最终收敛。溶蚀均匀系数增加,不稳定破裂阶段曲线增长,岩体由局部破坏转为整体性破坏。研究发现溶蚀岩体单轴抗压强度与溶蚀特征参数呈负指数关系,该关系式可用作溶蚀岩体强度取值,实际工程中应增加溶蚀均匀系数对岩体质量的影响。溶蚀岩体裂纹扩展机理有助于边坡失稳机理研究。