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柱状节理玄武岩变形各向异性研究

卢轶然  
【摘要】: 柱状节理玄武岩是一种结构和性质特殊的岩体,其变形规律十分复杂。金沙江白鹤滩水电站柱状节理玄武岩的柱状节理近铅直向发育,而常规变形试验显示,其水平向变形模量大于铅直向,与一般岩体力学规律相悖。对柱状节理岩体的各向异性变形性质的研究,有助于解决岩体工程中的难题,发展岩体力学基础理论。 通过现场地质调查、收集资料、数值计算、理论分析等方法,对金沙江白鹤滩水电站坝址区的柱状节理玄武岩各向异性特征进行了研究。主要研究内容如下:1)对现场变形试验的结果进行统计分析,分析柱状节理岩体变形各向异性的原因。2)对现场真三轴试验结果进行分析研究,总结柱状节理岩体在不同应力水平下不同方向变形特点。3)利用试验洞变形监测成果,采用FLAC程序反演了柱状节理围岩水平和铅直两个方向的变形模量。 通过以上研究,对柱状节理玄武岩变形特性的各向异性取得了较为深入的认识,得到的主要结论如下: (1)赋存于岩体内部的陡倾柱状节理以及缓倾裂隙导致柱状节理岩体呈现明显的各向异性。 (2)柱状节理岩体呈镶嵌结构,在围压较小情况下,岩体内的各种节理张开,岩体出现松弛劣化。在围压较大的状况下,柱状节理岩体呈现出完整岩体的变形特性,可以视作弹性变形体。 (3)现场常规变形试验显示出柱状节理岩体水平方向变形模量大于铅直方向。这种特殊现象主要原因是勘探洞围岩的铅直向松弛厚度大于水平向。现场真三轴试验显示出岩体铅直向的变形模量大于水平向,反映了岩体真实的变形性质。 (4)完整柱状节理岩体水平向变形模量小于铅直向,符合裂隙岩体一般的变形规律。柱状节理岩体可视为横观各向同性介质,横观各向同性面垂直于柱体。


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