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渗流与应力耦合作用对边坡稳定性影响的研究

郭玉龙  
【摘要】:地下水对边坡等岩体工程的稳定具有巨大的影响,裂隙岩体渗流主要体现为裂隙渗流。因此,岩体水力学目前研究的主要方向是裂隙渗流的基本规律,计算模型及其与应力应变的耦合本构关系等。因开挖卸荷引起的岩体变形损伤节理连通率和张开度增大对裂隙渗流的影响,以及渗流场的变化反过来对应力场的作用称之为渗流与应力耦合作用,这种相互作用研究还是岩体水力学的新领域。本文在充分认识了国内外岩体渗流研究的发展及研究现状的基础上,结合现场观测、理论研究及模拟分析等多种方法,对裂隙岩体的水力几何参数、计算模型、基本渗流规律及其与渗流的相互作用等多方面进行了研究。 研究成果主要有以下几个方面: 1、裂隙岩体渗流特性研究。裂隙渗流特性研究,对立方定律及其修正获得充分的认识。基于现有连续、离散介质渗流模型,进行岩体渗流计算模型研究。现场观测金堆城露天矿边坡岩区裂隙产状、分布和排水等情况,进行优势结构面分析。 2、裂隙岩体渗流特性与应力耦合特性相互作用研究。(1) 分析、吸收现有岩体力学在该领域的研究成果。(2) 基于岩体应力力学特性研究成果,分析应力应变与隙宽、渗透系数等之间的关系建立耦合分析模型及工程应用。 3、裂隙岩体渗流与应力耦合作用对金堆城露天矿采场边坡岩体稳定性的影响研究。(1) 裂隙岩体渗流场与应力耦合模型的建立及其机理分析与研究。(2)根据露天矿边坡岩体的力学参数,及渗流作用情况对岩体边坡渗流与应力耦合进行分析。(3) 利用裂隙岩体渗流与应力耦合作用下对边坡影响的分析结果建立计算模型,通过模拟计算得出所选定的每一个边坡剖面的安全系数F,通过对多个边坡剖面安全系数的计算,最后确定整个边坡岩体的稳定性。 本文通过地下水渗流对人类活动影响的深刻认识,特别是岩体渗流和应力集中在岩体边坡稳定中起到的重要作用,对边坡工程的渗流特性,应力作用特性及其相互作用和影响以及边坡治理措施和机理进行了深入细致的研究,本文就金堆城钼业公司露天矿高陡边坡岩区进行研究分析,对工程应用具有较大价值。


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