【摘要】：在巖質(zhì)邊坡工程中,由于存在大量的層理、斷層和節(jié)理等不連續(xù)的結(jié)構(gòu)面,巖體拉伸斷裂失穩(wěn)較一般邊坡復(fù)雜。目前,巖石抗拉強(qiáng)度的室內(nèi)測定方法一般采用直接拉伸法和劈裂法。巖石試件拉伸試驗中,由于夾持及保證拉伸荷載軸線與試樣軸線重合具有一定困難,采用直接拉伸方法進(jìn)行巖石抗拉強(qiáng)度測試相對較少,而更為普遍的是采用劈裂法(即巴西試驗法)間接測定巖石的抗拉強(qiáng)度。本課題結(jié)合國家自然科學(xué)基金(50878213)、湖南省交通科技項目(200924)和湖南省研究生創(chuàng)新項目(CX2012B057),依托懷化至通道(懷通)高速公路工程,以板巖為研究對象,巴西劈裂試驗為手段,結(jié)合理論分析方法,展開了橫觀各向同性巖體彈性參數(shù)、抗拉強(qiáng)度、破壞準(zhǔn)則、本構(gòu)關(guān)系和邊坡拉裂破壞及穩(wěn)定性分析幾個方面的研究。其主要成果如下： 1)在礦物成份分析的基礎(chǔ)上,利用電子顯微鏡觀察了板巖的微觀結(jié)構(gòu)和膠結(jié)類型；采用單軸儀和三軸儀分別測試了不同層理角度下板巖的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,得到了不同層理角度下強(qiáng)度的分布曲線,揭示了強(qiáng)度與層理角度之間的關(guān)系及產(chǎn)生的機(jī)理。 2)巴西劈裂試驗為手段,測試了橫觀各向同性巖體的5個彈性參數(shù),將試驗測得的5個彈性參數(shù)與圣維南經(jīng)驗公式對比,驗證了橫觀各向同性體5個彈性參數(shù)是相互獨(dú)立,且不存在函數(shù)關(guān)系。 3)基于圓盤各向異性平面彈性理論,采用傅里葉級數(shù)變換,求解了平面各向異性圓盤應(yīng)力場和強(qiáng)度因子,并推導(dǎo)了由5個彈性參數(shù)和層理角度組成的各向異性圓盤強(qiáng)度因子表達(dá)式,分析了不同參數(shù)取值對強(qiáng)度因子的影響,得到了強(qiáng)度因子隨參數(shù)變化的趨勢。 4)根據(jù)層狀巖體巴西劈裂圓盤平面應(yīng)力的彈性力學(xué)解析解,并結(jié)合單弱面理論和Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則,分別建立了不同層理角度與強(qiáng)度關(guān)系式。劈裂試驗結(jié)果和強(qiáng)度擬合曲線較吻合,這兩種強(qiáng)度準(zhǔn)則下建立的關(guān)系式可以較好地反映出在含有層理面時巴西劈裂試驗抗拉強(qiáng)度隨結(jié)構(gòu)面傾角變化的規(guī)律。探討了橫觀各向同性巖體劈裂試驗的幾種破壞模式,即當(dāng)0°≤β25.2°或72.6°β≤90°時,屬于純拉伸破壞；當(dāng)25.2°≤β≤72.6°時,屬于沿層面剪切破壞 5)基于彈性理論,結(jié)合數(shù)值方法,研究了各向同性圓盤的厚徑比、泊松比和加載角度對巴西劈裂試驗的影響,比以往用彈性平面法解決圓盤應(yīng)力場問題更加接近實際情況,并且得到了巴西劈裂試驗圓盤合理的厚徑比和加載角度。以改進(jìn)的Hoek-Brown模型較好的實現(xiàn)了橫觀各向同性體破壞準(zhǔn)則在巴西劈裂試驗中的應(yīng)用。 6)推導(dǎo)了滑移-拉裂和傾倒-拉裂層狀巖質(zhì)邊坡抗滑穩(wěn)定的上限解。分析了巖體重度、邊坡高度和邊坡坡腳對滑移-拉裂邊坡穩(wěn)定性的影響,得到了穩(wěn)定系數(shù)隨邊坡參數(shù)變化的曲線。同時,探討了傾倒-拉裂層狀巖質(zhì)邊坡的破壞機(jī)理,分析了不同區(qū)域的穩(wěn)定狀態(tài),明確了傾倒-拉裂層狀巖質(zhì)邊坡產(chǎn)生的原因。圖80幅,表27個,參考文獻(xiàn)202篇
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博士學(xué)位論文 第一章緒論的馬里亞納海溝發(fā)現(xiàn)由板塊運(yùn)動導(dǎo)致巖體產(chǎn)生數(shù)百米長的水平拉裂縫，這些裂縫容易在地震作用下使得上部巖體滑動破壞[19]。類似上述由于拉裂出現(xiàn)的地層破壞層出不窮從而展^u巖石抗拉力學(xué)特性以及邊坡拉裂破壞穩(wěn)定性研究為確保邊坡工程安全提供深遠(yuǎn)的實際意義。本文依托的懷化至通道（懷通）高速公路工程，是國家高速公路網(wǎng)“7918網(wǎng)”規(guī)劃南北縱向線路中的第7縱（包頭至茂名國家高速公路）在湖南的一段，，也是湖南省“五縱七橫”高速公路規(guī)劃中的第五縱，是湖南省“H五”重點工程建設(shè)項0(1? 1-1)。懷通高速主線全長198.298公里，連接線長81公里，總投資160億元，計劃于2012年底建成通-，總工期4年。

圖 1-2 K117+900~K118+020懷通高速第二十四合同段Kl〗7+900?K118+020處邊坡，原設(shè)計采用錯桿框架梁。施工后邊坡現(xiàn)狀如圖1-2,施工完成上兩級支護(hù)結(jié)構(gòu)后（邊坡設(shè)計為三級邊坡），發(fā)現(xiàn)距邊坡坡頂邊緣水平距離10m處有30cm左右寬后緣張裂隙，整個邊坡下落50cm，屬于典型的拉裂破壞。第二十四合同段K43+700~ K43+820處右側(cè)邊坡，坡面首先出現(xiàn)張拉裂隙，后因降水導(dǎo)致巖體抗剪強(qiáng)度減低，坡體發(fā)生傾倒垮塌現(xiàn)象。懷通高速公路邊坡工程一覽表見表1-1。 表1-1懷通高速公路邊坡工^ 一覽表 左右 a 土序號 標(biāo)段 起止tt號 坡高 級數(shù) 長度 邊坡類型 m 深度1 8 K43+700?K43+820 右 30.5 3 120 切向反坡 02 12 K61+980'-K62+105 左 46.5 5 125 順層 03 18 K96+320- K96+600 左 48 5 280 順層 14 18 K96+320- K96+600 右 46 5 280 順層 0.95 24 K120+400-K120+520 左 36.5 4 120 順層 1
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU452

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2575823