基于Hoek-Brown的岩石横观各向同性屈服准则研究

为了描述岩石强度的各向异性特征,通过引入材料的微结构张量,考虑单轴抗压强度σ_cβ随层理倾角β而变化,提出了基于微结构张量的修正Hoek-Brown屈服准则。开展不同层理倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°)的页岩试样不同围压(0、5、10、15和20 MPa)下的三轴压缩试验,结果显示,页岩峰值强度与层理倾角β呈"U"形曲线关系,在围压较低时呈"肩"形曲线关系,弹性模量E_t和泊松比ν对围压不敏感,其平均值随层理倾角β的变化关系分别呈倒"U"形、"肩"形。页岩的微观和宏观破坏图像表明,其破坏模式受围压和层理倾角双重控制。试验值与模型预测值的对比表明,修正的Hoek-Brown屈服准则可较好地对页岩强度的各向异性进行模拟。同时,采用Koteshwar千枚岩、Koteshwar板岩、绿泥石片岩等层状结构岩石的单轴和三轴压缩试验数据,进一步验证了提出的修正Hoek-Brown屈服准则对多数具有层理结构的横观各向同性岩石峰值强度模拟具有普遍适用性,并对屈服准则在试验数据较多和较少情况下的峰值强度模拟效果进行了评价。     

强降雨对库岸堆积体边坡稳定性影响的离心模型试验和数值模拟研究

堆积体广泛分布于我国西南大江大河的河谷地带,在降雨条件下其稳定性直接关系到大坝的安全稳定。设计了水库库岸堆积体边坡强降雨离心模型试验系统,开展了强降雨诱发库岸堆积体边坡失稳离心模型试验,对降雨作用下滑坡地质演化及灾变过程进行研究。基于试验结果,进一步开展数值模拟研究,分析了满库容不同降雨强度下强降雨对不同库水位及堆积体渗透性的边坡稳定性影响。结果表明：水库蓄水阶段堆积体边坡前缘在浮托力和泡水软化作用下造成抗滑力下降。但指向坡体内的渗透压力对坡体起到加固作用。两种竞争机制作用下产生的后缘细微裂缝对降雨阶段边坡变形发展产生重要影响。降雨主要造成坡表侵蚀及径流,少部分从裂缝入渗造成后缘浅层下沉。若不加处理,则边坡有可能发生推移式整体破坏。因此,库岸堆积体边坡后缘裂缝的处置是地质灾害防治的关键。     

一种快速制备不同含水饱和度岩石试样的方法

岩石的含水饱和度对其力学参数有着较大的影响,针对目前关于制备不同含水饱和度岩样普遍存在着精度低、时间长、岩样含水分布不均匀等问题,根据化学-热力学原理,提出一种快速有效制备不同含水饱和度岩样的方法。该方法通过调节放置有岩样的恒湿负压环境的湿度,从而精确控制岩样最终稳定时组分水的逸度,以致控制岩样最终的含水饱和度。由于恒湿环境中水蒸气的逸度是恒定的,当环境中水蒸气的逸度与岩样中组分水的逸度不同时,外界恒湿环境中的水蒸气与岩样中组分水形成逸度差,当环境中水蒸气逸度小于岩样中组分水的逸度时,岩样中组分水渗出;反之,则水渗入岩样,最终岩样中组分水的逸度达到与外界恒湿环境相同的状态,制得相应含水饱和度的岩样。岩样是放置在负压环境中制备的,在负压环境中岩样孔隙中的空气减少,水蒸气在岩样中的渗透加快,从而缩短了岩样达到稳定的时间。根据气液平衡原理,岩样稳定时,岩样各个部分组分水的逸度相同,因此,制得的岩样含水分布均匀。