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软弱结构面劣化锚固边坡静载演化规律研究

山西交通科技 2024年第3期 56-59,64页

作者：赵江山西交通控股集团有限公司中部高速公路分公司山西太原030006

为了探讨含贯通软弱结构面锚固边坡在坡顶局部静载作用下的力学响应特性,在验证模型试验基础上通过数值模拟手段系统研究了锚固边坡的变形模式及应力应变特征。研究结果表明,随着附加荷载的增大,数值模拟与试验的框架梁特征点变形一致,... 详细信息

为了探讨含贯通软弱结构面锚固边坡在坡顶局部静载作用下的力学响应特性,在验证模型试验基础上通过数值模拟手段系统研究了锚固边坡的变形模式及应力应变特征。研究结果表明,随着附加荷载的增大,数值模拟与试验的框架梁特征点变形一致,坡面破坏形式呈鼓肚状,实际防护应注重坡体中上部防护,加强坡腰治理。静载作用下软弱结构面改变坡体的位移及应力分布状态,在结构面内部形成剪切-拉伸破坏,并沿其形成一条潜在滑移带,最终形成楔形滑动区。中上排锚索响应明显,软弱结构面异化轴力分布机制,锚固工程施工时应考虑渐进式设计,增强中上排锚索强度和预应力幅值。研究成果可为山区公路防护提供一定的参考价值。

关键词：软弱结构面锚固边坡静载破坏模式数值模拟

爆破应力波作用下边坡主控软弱结构面破坏机制

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地球科学 2022年第12期47卷 4546-4558页

作者：张玉琦蒋楠周传波罗学东蒙贤忠中国地质大学工程学院湖北武汉430074 江汉大学爆破工程湖北省重点实验室湖北武汉430056

爆破强震扰动影响下受软弱结构面控制型边坡易出现滑移破坏,其破坏机制研究是滑坡灾害防护的重要内容.利用波函数解析方法建立了应力波入射岩-结构面-岩模型,分析了爆破P波透反射规律与软弱结构面应力响应,结合自主研发的爆破应力波扰... 详细信息

爆破强震扰动影响下受软弱结构面控制型边坡易出现滑移破坏,其破坏机制研究是滑坡灾害防护的重要内容.利用波函数解析方法建立了应力波入射岩-结构面-岩模型,分析了爆破P波透反射规律与软弱结构面应力响应,结合自主研发的爆破应力波扰动结构面剪切强度仪得到了抗剪强度劣化规律,构建结构面动应力与扰动后抗剪强度量化关系,提出结构面内部剪切强度失效模型.研究表明:计算模型的P波在两个界面产生的透射系数均随着入射角增加而降低;振动台加载后软弱结构面的剪切强度存在明显的劣化,加载振幅为0.2 mm时,内聚力由68.75 kPa降低至9.69 kPa.结合建立的剪切强度失效模型与试验得到的剪切强度劣化规律,确定振幅在0.15 mm内时软弱结构面的安全性可以得到保证.

关键词：爆破应力波软弱结构面边坡滑移失稳理论分析研发仪器试验岩土工程

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软弱结构面剪切蠕变特性与含水率关系研究

岩土力学 2008年第7期29卷 1865-1871页

作者：李鹏刘建朱杰兵贺怀建中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010

软弱结构面往往控制着岩体的蠕变变形,含水率又是影响软弱结构面蠕变特性的重要因素,通过开展不同含水率条件下砂岩软弱结构面剪切蠕变试验,得到了不同含水率条件下剪切蠕变曲线,并考虑加载历史对试验曲线进行了修正。在此基础上,通过... 详细信息

软弱结构面往往控制着岩体的蠕变变形,含水率又是影响软弱结构面蠕变特性的重要因素,通过开展不同含水率条件下砂岩软弱结构面剪切蠕变试验,得到了不同含水率条件下剪切蠕变曲线,并考虑加载历史对试验曲线进行了修正。在此基础上,通过模型辨识选取Burgers模型描述砂岩软弱结构面蠕变的黏弹性特性。分析了含水率对砂岩软弱结构面剪切蠕变特性的影响,并对含水率影响软弱结构面剪切蠕变特性的机制进行了探讨。

关键词：含水率砂岩软弱结构面剪切蠕变试验 Burgers模型

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软弱结构面加桩剪切特性的数值分析

中南大学学报（自然科学版） 2011年第5期42卷 1461-1466页

作者：刘自由江学良林杭湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000 中南林业科技大学土木工程与力学学院湖南长沙410083 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了探讨结构面在加桩情况下的剪切特性,采用数值计算方法建立三维结构面与桩单元模型。改变桩单元参数,探讨结构面剪切强度和变形特征的变化。研究结果表明:结构面加桩后剪切强度提高,并且加桩效应主要改变结构面的黏结力,而对内摩擦... 详细信息

为了探讨结构面在加桩情况下的剪切特性,采用数值计算方法建立三维结构面与桩单元模型。改变桩单元参数,探讨结构面剪切强度和变形特征的变化。研究结果表明:结构面加桩后剪切强度提高,并且加桩效应主要改变结构面的黏结力,而对内摩擦角的影响较小;随着桩倾角的增大,黏结力呈现先增大后减小的趋势;对于无桩情况,结构面剪应力-位移曲线表现为应变软化特征,而对于加桩情况,则表现为应变强化特征。桩长度增加导致结构面黏结力不断增大,但存在一临界桩长,当桩长超过该临界桩长后,桩长的影响逐渐减小。

关键词：软弱结构面桩单元剪切特性数值分析黏结力内摩擦角剪切应力剪切位移

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软弱结构面位置对岩质顺倾边坡稳定性的影响

水力发电 2022年第11期48卷 55-60,101页

作者：谭银龙许万忠张黎明曹国献贾建强昆明理工大学国土资源工程学院地球科学系云南昆明650093 昆明煤炭设计研究院有限公司云南昆明650011

为研究软弱结构面的位置对岩质顺倾边坡稳定性的影响,以耿马县河底岗某石灰岩矿山为例,采用GeoStudio及MIDAS/GTS软件,对该岩质顺倾边坡的稳定性进行研究。结果表明,软弱结构面愈接近坡脚,边坡沿软弱结构面发生失稳破坏的可能性越大,潜... 详细信息

为研究软弱结构面的位置对岩质顺倾边坡稳定性的影响,以耿马县河底岗某石灰岩矿山为例,采用GeoStudio及MIDAS/GTS软件,对该岩质顺倾边坡的稳定性进行研究。结果表明,软弱结构面愈接近坡脚,边坡沿软弱结构面发生失稳破坏的可能性越大,潜在滑移面可能穿越软弱结构面;随着软弱结构面距离坡脚位置越远,其对对边坡稳定性的影响越小,此时边坡失稳的潜在滑移面与软弱结构面无关。

关键词：岩质顺倾边坡稳定性分析软弱结构面位置破坏模式

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含软弱结构面锚固边坡承载特性与稳定性研究

含软弱结构面锚固边坡承载特性与稳定性研究

作者：任景瑞太原理工大学

学位级别：硕士

随着国家综合立体交通网建设的不断推进,待建跨山区公路里程持续增长,边坡自身稳定问题成为影响山区公路服役性能的关键所在。山区岩质路堑边坡内部软弱结构面频遇,复杂环境与地质条件下结构面发育贯通往往成为边坡失稳的内在原因,而预... 详细信息

随着国家综合立体交通网建设的不断推进,待建跨山区公路里程持续增长,边坡自身稳定问题成为影响山区公路服役性能的关键所在。山区岩质路堑边坡内部软弱结构面频遇,复杂环境与地质条件下结构面发育贯通往往成为边坡失稳的内在原因,而预应力锚索框架在此类边坡工程中的应用愈加频繁。本文依托山西交通控股集团2020年度科技项目计划(20-JKKJ-11)“预应力锚索框架结构失稳机理及工程处置研究”,以含软弱结构面的锚固岩质边坡为研究对象,设计了静力相似模型试验,利用位移传感器、电阻应变计、土压力传感器等对锚固边坡的受力变形情况进行了监测,通过对试验所测数据进行处理和分析,研究了坡顶超载作用下含软弱结构面锚固边坡的承载特性,揭示了软弱结构面发育下锚固边坡的变形规律,并借助数值模拟软件FLAC 3D对模型试验典型工况进行建模分析,研究了软弱结构面对锚固边坡稳定性的影响。本文的具体工作与结论如下:(1)介绍了软弱结构面的概念、分析了软弱结构面的成因及流变特性,重点阐述了影响含软弱结构面岩质边坡稳定性的因素,如坡体结构、软弱结构面的结构与物质组成、水和地应力等,并对含软弱结构面边坡的破坏形式进行了总结。(2)基于相似原理,通过改变软弱结构面的长度表征结构面不同发育阶段,设计并完成了相似比为1:8的预应力锚索框架结构支护含软弱结构面边坡的缩尺模型试验。其内容主要包括模型相似关系设计、相似材料比选、测点布置、模型制作及加载方案设计等。试验借助位移计、微型土压力盒和穿心压力传感器等量测元件监测边坡位移、坡体土压力及锚索轴力等的发展规律,系统研究了坡顶超载作用下软弱结构面发育对锚固边坡承载特性和变形行为的影响。(3)通过模型试验测得了边坡模型的位移、土压力、锚索轴力及应变,对试验数据分析发现:边坡顶部加载区形成了三个拉张裂缝区;软弱结构面发育伴随着框架梁变形模式的改变,结构面较长时,框架梁会因坡体下滑而发生旋转,实际工程中应根据结构面发育情况合理选择边坡水平位移的监测点。同时,不同层位处锚索调动顺序与结构面长度存在关联。设计时宜根据结构面分布及发育趋势,异化不同层位处锚索预应力幅值。(4)以含3/4软弱结构面的锚固边坡为典型工况,利用有限差分FLAC 3D软件对典型工况进行模拟,介绍了FLAC 3D数值模型建立及结构单元选用的过程,确定了边坡、软弱结构面以及各构件的计算参数,对模型设置了合理的边界条件,通过改变软弱结构面位置及不同位置时结构面倾角,得到了边坡安全系数及坡体位移的变化规律,系统地研究了软弱结构面对锚固边坡稳定性的影响。

关键词：软弱结构面预应力锚索框架岩质边坡承载特性模型试验数值模拟

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软弱结构面岩体剪切蠕变试验研究

铁道科学与工程学报 2021年第7期18卷 1817-1827页

作者：陈志贾朝军雷明锋中铁十二局集团第七工程有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

铁路隧道建设不可避免会遇到断层、破碎带、泥化夹层、节理和裂隙等软弱结构面。软弱结构面的蠕变力学特性直接关系到隧道工程的长期稳定性。采集无扰动的天然软弱结构面立方体试样,开展不同正应力条件下的室内蠕变力学试验,以探究天然... 详细信息

铁路隧道建设不可避免会遇到断层、破碎带、泥化夹层、节理和裂隙等软弱结构面。软弱结构面的蠕变力学特性直接关系到隧道工程的长期稳定性。采集无扰动的天然软弱结构面立方体试样,开展不同正应力条件下的室内蠕变力学试验,以探究天然软弱结构面岩体的剪切蠕变特性,并讨论软弱结构面的长期强度的确定方法。研究结果表明:剪切蠕变过程分为瞬时阶段,瞬态蠕变阶段,稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段;瞬时变形和蠕变变形受正应力和剪切应力的影响;稳态蠕变速率与剪应力的关系可采用指数函数或幂函数表示。软弱结构面长期强度与稳定应变率有关的确定方法操作简单,具有一定的参考意义和价值;与人工预制水泥砂浆材料的结构面岩体相比,天然软弱结构面的剪切蠕变机理更复杂,在低正应力作用下,填充的土石混合物会显著影响剪切蠕变变形。

关键词：软弱结构面剪切蠕变蠕变速率蠕变变形长期强度

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不同锯齿高度对软弱结构面剪切特性的影响

中南大学学报（自然科学版） 2017年第5期48卷 1300-1307页

作者：唐雯钰林杭中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

为分析不同法向应力与锯齿高度情况下软弱结构面的剪切行为,通过数值方法建立不同锯齿高度情况下的结构面计算模型,模拟在不同法向应力情况下的直剪试验,探讨结构面抗剪强度峰值前后的应力应变关系。建立剪胀角?与锯齿高度h之间的线性... 详细信息

为分析不同法向应力与锯齿高度情况下软弱结构面的剪切行为,通过数值方法建立不同锯齿高度情况下的结构面计算模型,模拟在不同法向应力情况下的直剪试验,探讨结构面抗剪强度峰值前后的应力应变关系。建立剪胀角?与锯齿高度h之间的线性关系表达式。研究结果表明:随着锯齿高度增大,峰值抗剪强度对应的位移逐渐增大;应变软化阶段应力下降的速率呈先减小后增大的趋势,当锯齿高度与夹层厚度相同时达到最小值;峰值抗剪强度与残余抗剪强度均随锯齿高度的增大而呈线性增大,当锯齿高度达到一定值后,残余强度不发生变化;当锯齿高度较大如80 mm时,结构面法向应力与抗剪强度之间呈现显著的线性关系,而当锯齿高度较小时,两者之间的关系表现出一定的非线性特征,并且此时对应较小法向应力的剪切强度基本相同;随着法向应力增大,应变软化阶段应力下降的速率不断减小,残余强度与峰值强度的比值呈先增大后减小的趋势,最大值为0.961 4。

关键词：锯齿高度软弱结构面剪切特性残余强度

某水电站高边坡煤系软弱结构面流变特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2008年第A2期27卷 3732-3739页

作者：曹运江黄润秋唐辉明郑海君冯涛中国地质大学工程学院湖北武汉430074 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型... 详细信息

针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型软弱结构面的综合时效本构方程,获取坝区煤系地层软弱结构面的长期强度参数。剪切流变试验结果表明,饱水状态下软弱结构面长期强度参数c值为57～160kPa,φ值为12°～18°,比利用携剪试验所获得的软弱结构面饱水快剪强度参数折减约60%。研究结果为水库蓄水运行期的边坡安全反馈分析、变形机制、边坡加固防治对策的采取及支护设计优化提供重要的理论依据,也为类似工程边坡软弱结构面提供具有参考价值的本构模型。

关键词：岩石力学煤系地层软弱结构面剪切流变试验长期强度流变本构方程