收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究

邓华锋  
【摘要】:水-岩相互作用在自然界广泛存在,水是诱发各种地质灾害最活跃、最主要的因素。三峡工程竣工后,库水每年都将在145 m和175 m水位之间缓慢或快速的升降,在库水位大幅度涨落的情况下,库岸边坡部分岩体处于“饱和-风干”的循环状态,水-岩循环作用将造成岩体性质劣化,很可能使稳定的库岸边坡向不稳定方向发展。因此有必要对变幅带水-岩循环作用机理和效应进行系统研究,确定岩土体力学参数的变化规律,并将此规律应用到岸坡稳定性分析中。 在理论分析的基础上,以试验为主要研究方法对此展开了详细的研究: (1)把超声-回弹综合法应用到岩石试样选择中,在正式试验之前,挑出那些可能会使试验结果很离散的试样,可以提高室内试验的测试准确程度。实践表明,这种综合选样方法具有较好的适用性,同时,超声-回弹综合法可以较好的预测岩石的抗压强度。 (2)试样本身存在的初始差异性决定了初始强度存在差异,采用超声-回弹综合强度预测公式,根据初始纵波波速、回弹值对每个试样的实测强度值进行修正,相当于把每个试样的初始强度修正到同一个标准,然后再进行比较分析,这样可以更好的反映试验规律。 (3)水-岩物理作用、化学作用和力学作用通常是不可分割的,库岸边坡的破坏,通常是三类作用的综合结果,在不同时期,各类作用所占的比例不一样,引起边坡岩体破坏的作用机理也不一样的,因此,对于库岸边坡岩体在库水位变化时水-岩作用机理的分析应该分三个阶段考虑:库水位上升期、相对稳定期和消落期,同时应该重点考虑“饱和-风干”的循环作用。把库岸边坡水-岩作用机制概括为五个方面:力学弱化机制、局部应力集中机制、物理弱化机制、化学弱化机制、“饱和-风干”循环作用累积损伤机制。 (4)采用分段的方法,详细分析了库水位升降对库岸边坡岩体的力学作用,从力学机理上解释了库岸边坡在水位上升或下降过程中安全系数先下降后上升变化规律的原因,也能很好的解释一些库岸边坡失稳的原因。 (5)从断裂力学角度分析了裂隙水压力对裂纹强度因子的影响,对考虑裂隙水压力作用的Ⅰ~Ⅱ型复合裂纹扩展进行了研究,结果表明Ⅰ~Ⅱ型复合裂纹的裂纹扩展角θ的变化,不仅与裂纹的闭合程度、斜裂纹倾角α、双向应力大小有关,还与裂隙水压力的大小、裂纹面的摩擦系数有关;并且,在相同情况下,未闭合裂纹的扩展角要大于闭合裂纹的扩展角:对于闭合裂纹,摩擦角φ越小,扩展角θ越大。 (6)从试验结果来看,单纯的静水压力对水-岩化学反应的影响较小,其差别在于物理和力学损伤作用促进水-岩化学作用的发生,水压力的升、降和“饱和-风干”循环作用对岩体的损伤有累积放大作用,浸泡时水压力变化越大,对离子浓度和次生孔隙的影响越大,而且,浸泡时间越长,“饱和-风干”循环次数越多,岩体的损伤越严重。 (7)提出了基于离子浓度变化计算岩石中次生孔隙率变化规律的方法,与实测次生孔隙率变化规律基本一致。 (8)岩石试样显微结构照片显示,经过浸泡和“饱和-风干”循环作用后,矿物颗粒均发生了不同程度的溶解、溶蚀,颗粒界限边缘变的模糊,不规则状变的趋向圆滑,颗粒之间的钙质胶结趋向松散,说明水溶液对砂岩的物理化学细观损伤作用较强。 (9)不同浸泡时期的砂岩试样的应力-应变曲线的形态基本一致,但曲线中压密段的长度差别较大,浸泡的时间越长,压密段的长度越大,弹性变形段的斜率越小,卸除荷载后的残余变形越大,岩石试样有明显“变软”的趋势,而且循环加卸载损伤试样“变软”的趋势更加明显。 (10)在“饱和-风干”循环过程中,砂岩试样的纵波波速、回弹值、抗压强度、粘聚力、摩擦角、弹性模量、变形模量均出现不同程度的劣化,而且浸泡时的压力变化越大,下降的趋势越明显,同时,强度下降趋势与试验时加载的围压有关,围压越低,下降的趋势越明显,与“完整”试样相比,循环加卸载损伤试样的各参数劣化的更为严重。 (11)随着围压的增大,弹性模量和变形模量有增大的趋势,而且随着浸泡时间(“饱和-风干”循环次数)的变化,这个差别越来越大。同时,随着围压增大,岩石试样张性破坏特征逐渐减弱,而剪性破坏特征逐渐明显,即由张性破坏过渡到张剪性破坏,由张剪性破坏过渡到剪张性破坏。 (12)从总体统计规律来看,随着围压增大,砂岩试样破坏时的剪切角逐渐变小;相同围压破坏的试样,浸泡时水压力变化越大,其剪切破坏角相对越小;随着浸泡时间(“饱和-风干”循环次数)的变化,砂岩试样的剪切破坏角有逐渐变小的趋势,这与砂岩试样强度参数劣化的规律是一致的。 (13)与“完整”砂岩试样相比,循环加卸载损伤试样破坏时的破碎程度要严重的多,各项力学指标也衰减的更快,说明损伤岩体对水软化作用更加敏感,长期浸泡“饱和-风干”循环作用后力学性质弱化明显,更易产生不稳定问题。 (14)通过不同级配、不同含水率情况下的土石混合体直剪试验,建立了天然级配和设计级配土石混合体的c-ω,φ-ω之间的关系,为评价滑坡在库水位变化条件下c、φ值的弱化提供了量化依据。 (15)建立库岸边坡数值分析模型进行了计算分析,计算结果和监测数据变化趋势基本一致,而且计算中的塑性区分布位置和宏观地质巡查发现的滑坡后缘和中部区域出现了的裂缝区域非常相似,但是计算结果偏小,说明在分析库水位升降循环作用时,必须考虑水-岩作用的长期时间效应;同时,降雨及库水位升降是滑坡加速变形的主要影响因素,滑坡表层土石混合体在“饱和-风干”循环作用下的力学参数变化规律同样值得进一步的研究。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱立新;康景文;赵翔;;张家界黄石寨索道中间支架点岩石边坡设计与治理[J];四川建筑科学研究;2006年05期
2 向强;徐金明;张建民;;计算岩体边坡安全系数的程序实现[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2008年01期
3 何容;何伟;李亚伟;;基于支持向量机的边坡稳定性识别研究[J];铁道建筑;2009年02期
4 王怀峰;韦灼彬;黄静;;洞口岩体边坡客土喷播技术优化设计[J];科技传播;2010年19期
5 郭雪莽;岩体边坡滑动稳定的概率分析[J];大连理工大学学报;1993年S1期
6 沈振中;郑磊;;基于数值流形方法的水库岩体边坡稳定分析[J];水电能源科学;2006年01期
7 刘文方;隋严春;周菊芳;李红梅;;含软弱夹层岩体边坡的突变模式分析[J];岩石力学与工程学报;2006年S1期
8 魏国;林爱国;李海波;;青岛某饭店二期工程岩体深基坑支护技术[J];青岛理工大学学报;2006年05期
9 沈振中;姜媛媛;王金男;;非稳定渗流作用的岩体边坡稳定非连续变形分析[J];河海大学学报(自然科学版);2007年01期
10 张伟;曹国云;刘祥梅;;加卸荷对岩石弱化破坏的影响[J];矿业工程;2005年06期
11 陈春林;刘朝权;沈振中;;粤赣高速公路K32边坡蠕变参数反演分析[J];公路;2007年08期
12 杨志勇;丁宝贵;张蕊蕊;王长龙;;钢筋网锚喷技术在岩体边坡加固中的应用[J];中国西部科技;2011年11期
13 刘汉东;;考虑地震历时影响的岩质边坡楔体稳定性分析与计算[J];华北水利水电学院学报;1991年04期
14 林忠明;陈忠辉;王家臣;夏成华;石伟;邓克;张凤涛;;眼前山铁矿边坡稳定性FLAC模拟与损伤分析[J];岩石力学与工程学报;2002年S2期
15 张玲召;岩体边坡稳定性模糊综合评判[J];兰州交通大学学报;2003年06期
16 林跃忠,王铁成,王来,陈恒超;三峡工程高边坡的稳定性分析[J];天津大学学报;2005年10期
17 李娅;张玲;;宜万线姚家湾大桥桥基位置选择[J];西华大学学报(自然科学版);2006年05期
18 王小虎;;卸荷作用下裂隙岩体性质研究[J];矿业快报;2007年09期
19 徐金明;刘斌;孙昆仑;;岩体边坡中流体包裹体参数的逐步回归分析[J];岩石学报;2007年09期
20 刘士佳;沈振中;吕生玺;王建文;;九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析[J];南水北调与水利科技;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路威;项彦勇;李涛;;温度及裂隙水流速对多裂隙岩体渗流—传热耦合过程影响的模型实验研究[A];第三届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2010年
2 李青春;施裕兵;杨威;苏星;;水位变化对某水库库岸边坡稳定性影响研究[A];2010四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2010年
3 肖远;;用岩层梁代替岩层板分析顺层岩体边坡结构变形破坏的条件[A];第二届全国工程地质力学青年学术讨论会论文集[C];1992年
4 王成;邵红梅;洪淑新;;松辽盆地北部深层次生孔隙形成期与油气成藏期匹配关系研究[A];《国际有机裹体研究及其应用》短训班第十四届全国包裹体及地质流体学术研讨会论文集[C];2004年
5 张雷;曹吉庆;叶勇;;岩体边坡工程中的位移监测及分析[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
6 钟大康;朱筱敏;王昭明;赵澄林;;塔中地区志留系沥青砂岩次生孔隙形成期次与溶蚀机理探讨[A];2002低渗透油气储层研讨会论文摘要集[C];2002年
7 李英华;王强;顾春平;;相控阵天气雷达回波强度修正研究[A];第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集[C];2009年
8 包太;刘新荣;;波浪作用下淹没库岸边坡动力反应的有限元分析[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
9 丁原辰;张大伦;傅芳才;;岩石试样凯塞效应的实验研究[A];中国地质科学院地质力学研究所文集(12)[C];1989年
10 王松波;陈剑华;;西龙池下水库库岸边坡无粘接预应力锚索施工技术[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2007)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年
2 李鹏;水—岩作用的岩体剪切特性试验与M-H-C耦合数值模拟[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
3 赵伟;东营凹陷古近系沙四上亚段滩坝砂体固体—流体相互作用与有效储层预测[D];中国地质大学(北京);2011年
4 赵国泉;松辽盆地深层储层岩石学特征及次生孔隙形成热力学机制[D];中国地质大学(北京);2005年
5 蒲军平;二维含缺陷弹性体移动和滚动接触的边界元法[D];清华大学;2000年
6 刘锐娥;鄂尔多斯盆地北部上古生界碎屑岩储层形成机理及主控因素研究[D];西北大学;2004年
7 张萌;鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩次生孔隙形成机制的热力学计算和溶解实验模拟研究[D];成都理工大学;2007年
8 李强;压缩作用下岩体裂纹起裂扩展规律及失稳特性的研究[D];大连理工大学;2008年
9 钟正强;隧道围岩非线性特征描述及其稳定性的数值计算研究[D];中南大学;2010年
10 朱世全;鄂尔多斯盆地姬塬地区长2油层组储层发育的沉积成岩机制[D];成都理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张扬;汾河水库库岸边坡特征及稳定性分析[D];太原理工大学;2010年
2 邹琳琳;三峡库区夹滩场镇库岸边坡稳定性分析与库岸再造预测[D];吉林大学;2012年
3 何文;水位变化对库岸边坡及其建筑物的影响研究[D];中南大学;2012年
4 黄立;库岸边坡稳定性特征及边坡房屋不均匀沉降裂缝分析[D];中南大学;2012年
5 段云歌;临南洼陷沙河街组油气充注对储层成岩演化及次生孔隙发育的影响[D];山东科技大学;2010年
6 侯春营;高边坡岩体材料试验及其工程应用研究[D];长安大学;2011年
7 李浩;基于RS和GIS的小湾库区库岸边坡危险性分析[D];成都理工大学;2012年
8 赵国泉;吉林油田岔路河断陷下第三系沉积岩石学及含油性研究[D];中国地质大学(北京);2003年
9 冯翠菊;用测井资料确定次生孔隙[D];大庆石油学院;2005年
10 张亚兵;基于块体理论的岩体隧道三维程序研制及其应用[D];东北大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 吴同;马钢攻克矿山排尾工艺难关[N];中国冶金报;2001年
2 ;手机短信遥知大坝险情[N];中国水利报;2003年
3 长江大学地球化学系教授 郑晓萌;油气勘探进入地球深部[N];中国石化报;2011年
4 记者 周芳;三峡库区水位差世界最高 面临地质灾害考验[N];第一财经日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978