巖石邊坡蠕變機(jī)理及失穩(wěn)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、在各種構(gòu)造和地質(zhì)應(yīng)力的作用下，隨著時(shí)間的推移，巖質(zhì)邊坡會(huì)發(fā)生不同程度的蠕變變形。當(dāng)蠕變變形積累到一定量則可能導(dǎo)致巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)破壞。要解決巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，首先應(yīng)該分析邊坡蠕變模型，然后探討巖質(zhì)邊坡蠕變行為和特性，最后預(yù)測(cè)巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)。因此，此項(xiàng)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)巖石蠕變模型問(wèn)題只對(duì)兩個(gè)階段，即：衰減蠕變和穩(wěn)定蠕變階段進(jìn)行力學(xué)分析，而對(duì)非線性加速蠕變階段的流變特性則難以描述。為了更好描述粘彈性變形，通過(guò)借鑒經(jīng)典元件組合模型

2、的建模思路，引入含分?jǐn)?shù)階微積分的軟體元件，引用徐衛(wèi)亞提出的非線性粘塑性體，同時(shí)考慮加速蠕變階段下的損傷來(lái)描述粘塑性變形，提出了一種分?jǐn)?shù)階非線性粘彈塑性模型，并給出該模型的本構(gòu)方程和蠕變方程。基于文獻(xiàn)中粉砂巖的蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)分?jǐn)?shù)階模型的參數(shù)，進(jìn)行了擬合分析，從而確定模型中的各參數(shù)。利用該模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出的結(jié)果表明，含有冪函數(shù)粘塑性體和軟體元件的非線性流變模型能夠高效地描述巖石的蠕變特性。論文還對(duì)各參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，從而發(fā)現(xiàn)，

3、巖石加速階段中蠕變速率的快慢程度，通過(guò)調(diào)整蠕變參數(shù)能進(jìn)行有效的模擬。
　　本文分析了影響邊坡失穩(wěn)的各種因素，針對(duì)這些影響因素，對(duì)二維巖質(zhì)邊坡進(jìn)行了ABAQUS有限元分析，得出在不同參數(shù)下等效塑性應(yīng)變和位移的變化云圖，邊坡穩(wěn)定狀況可通過(guò)安全系數(shù)的變化值和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變化來(lái)判斷。同時(shí)基于Fortran語(yǔ)言將粘彈塑性流變模型引入ABAQUS中，并通過(guò)ABAQUS對(duì)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有限元分析，得到模擬值和實(shí)驗(yàn)值吻合良好的結(jié)果，從而驗(yàn)證程