復(fù)雜高壩壩區(qū)邊坡巖體的非線性損傷流變力學(xué)模型及其工程應(yīng)用.pdf

1、高壩出現(xiàn)較大變形與破壞，在很大程度上與壩基軟弱巖帶和硬脆性巖體在長(zhǎng)期荷載作用下產(chǎn)生流變變形密切相關(guān)。本文以大崗山水電站壩區(qū)的硬脆性輝綠巖和軟弱巖帶為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，基于硬脆性巖石的室內(nèi)三軸流變?cè)囼?yàn)結(jié)果和軟弱巖帶的現(xiàn)場(chǎng)大型剛性承壓板壓縮蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，運(yùn)用非線性流變理論以及損傷力學(xué)理論探討巖石流變力學(xué)特性，建立巖石的非線性流變本構(gòu)模型，用以預(yù)測(cè)水電站壩區(qū)邊坡工程的長(zhǎng)期變形特性。本研究主要包括以下幾

2、個(gè)方面：
　　 ⑴采用全自動(dòng)巖石三軸流變伺服儀，對(duì)大崗山水電站壩區(qū)的硬脆性輝綠巖進(jìn)行了不同應(yīng)力路徑下的三軸流變?cè)囼?yàn)研究，分析了輝綠巖三軸流變過(guò)程中的變形特性，選取典型巖樣進(jìn)行了破壞斷口的電鏡掃描試驗(yàn)分析，考察了輝綠巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化對(duì)其宏觀強(qiáng)度的影響，揭示了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下輝綠巖的流變破壞機(jī)理。
　　 ⑵結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)軟弱巖帶的大型剛性承壓板壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，推導(dǎo)了剛、柔性承壓板壓縮蠕變?cè)囼?yàn)的黏彈性變形理論解析公式，為蠕變參數(shù)的理論反演

3、奠定了基礎(chǔ)。
　　 ⑶基于輝綠巖三軸流變?cè)囼?yàn)的變形特征，建立了一個(gè)新的非線性黏彈塑性流變模型，提出用屈服接近度作為三維蠕變分段函數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)，該模型可以很好地描述巖石的衰減蠕變、等速蠕變特別是加速蠕變的三階段蠕變變形。
　　 ⑷基于軟弱巖帶的現(xiàn)場(chǎng)剛性承壓板壓縮蠕變?cè)囼?yàn)的變形特征，建立了一個(gè)材料參數(shù)隨時(shí)間逐漸劣化的變參數(shù)損傷流變模型，可以反映軟弱巖帶的黏彈、黏塑和損傷變形特性。
　　 ⑸將本文提出的硬脆性輝綠巖的非

4、線性黏彈塑流變模型和軟弱巖帶的變參數(shù)損傷流變模型進(jìn)行了程序編制。
　　 ⑹將改進(jìn)的二次粒子群算法(PSO)嵌入到流變參數(shù)反演程序中，實(shí)現(xiàn)了流變參數(shù)的快速智能反分析，并通過(guò)數(shù)值反演法獲得了輝綠巖脈軟弱巖帶的流變力學(xué)參數(shù)。
　　 ⑺提出了通過(guò)三軸流變體積應(yīng)變法和加卸載流變?cè)囼?yàn)的殘余應(yīng)變法確定硬脆性巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度的適用方法。
　　 ⑻采用本文提出的硬脆性巖石的非線性黏彈塑流變模型和軟弱巖帶的變參數(shù)損傷流變模型進(jìn)行了大崗山