表层喀斯特带溶蚀岩体单轴压缩力学特性模拟研究

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。