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《成都理工大学》 2015年
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循环冻融条件下岩质边坡破裂机制及变形监测研究

蒙明辉  
【摘要】:我国是世界上寒区分布最多的国家之一,约占全部国土面积的75%,而在这些区域裂隙岩体是普遍存在的一类复杂介质,由于反复冻融而引起其强度损伤劣化、变形的不断增大,将直接影响岩体工程的设计与施工,以及投入使用后的正常运营。随着高寒山区大规模工程建设的开展,越来越多的裂隙岩体冻融问题引起了人们的关注。本文以强寒冻风化环境下的中巴公路和天山公路为例,拟在充分了解两条公路沿线崩塌的发育分布规律的基础上,结合三维激光扫描对崩塌的现场调查及数据处理,并且开展裂隙岩体的循环冻胀试验及冰劈试验,探讨高寒山区岩体在循环冻融条件下的破裂机制。同时,为了以后在高寒山区公路建设的施工及运营养护过程中对崩塌做到及时有效的监控,针对研究区典型崩塌进行变形监测,分析其变形趋势,通过以上的研究取得以下的主要成果:(1)对中巴公路、天山公路两条线路的崩塌灾害进行了调查统计,查明了两条线路上崩塌分布的概况,并在此基础上总结得到高寒山区崩塌发育分布规律,即地形地貌效应、岩性效应、坡体结构效应、地质构造效应及气候效应。(2)对干燥和饱水两种状态下的裂隙岩体进行温度变化下的冻融应变试验,结果发现两种状态下的冻融应变过程截然不同,在一次冻融循环内,干燥裂隙岩体发生线弹性变形,而饱水裂隙岩体的变形经历了冷缩阶段、冻胀阶段、冻缩阶段、升温迟滞阶段、热胀阶段、融缩阶段、融缩回弹阶段、融缩趋稳阶段等八个阶段。一次冻融循环内,干燥裂隙岩体基本未产生残余变形,而饱水裂隙岩体产生明显的残余变形;而在不同冻融循环次数下,无论哪种裂隙岩体,其最大微应变值都随循环次数的增加而增大;(3)对饱水裂隙岩体进行恒定温度下的冻融应变试验,试验结果表明,裂隙岩体的最大微应变随恒定温度的减小而增大,不同岩性的裂隙岩体的冻胀最大微应变增大的幅度和速度各异;同时,定义胀缩率κ来反映饱水裂隙岩体在冻融作用下的胀缩效应。(4)开展裂隙岩体循环冻融冰劈试验,分析不同岩性的裂隙岩体在循环冰劈作用下的裂缝发育及扩展规律,并总结出裂隙岩体的冻融劣化的5种模型:层状脱落模式、块体剥落模式、片落模式、裂纹模式及沿人工切缝断裂模式;同时,归纳出裂缝演化特征,在此基础上探讨冻融循环作用下裂隙岩体的破裂机制。(5)针对高寒山区的典型崩塌,设计其变形监测预警的方案,提出了变形监测预警指标的分析方法,确定其指标阈值及崩塌变形级别;同时,通过三维激光扫描技术对高寒山区典型崩塌进行变形监测,利用多期扫描数据的对比分析,得到其变形规律,分析其变形趋势。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U416.14

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