岩体卸荷力学

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卸荷土体力学与卸荷岩土体力学的提出及其基本理论框架

卸荷土体力学与卸荷岩土体力学的提出及其基本理论框架作者：蒋建平来源：《科技资讯》2012年第10期摘要：本文提出了“卸荷土体力学”新学科，并对“地层结构力学”的定义、研究对象和研究内容进行了分析，并综合卸荷岩体力学和卸荷土体力学提出了“卸荷岩土体力学”新学科。

中图分类号:TU42文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-001 卸荷岩体力学的发展[1-9]“卸荷岩体力学”的概念于1995年首次被提出[1]，经过十几年的研究和实践，卸荷岩体力学目前已得到了较好的发展，在岩体工程中发挥了重要的作用[2-9]。

卸荷岩体力学是岩体力学研究的新领域，它是自然界及岩体工程中卸荷岩体在力及其他因素作用下，岩体卸荷力学性质及其工程应用的科学[8]。

岩体的加载与卸载是不同力学条件，两者有本质的区别。

岩体工程中的石方开挖从力学本质上看主要是卸荷。

如基础工程开挖为卸荷力学条件，只是在建筑物建成后，其力学条件才转为加载；岩石边坡工程，特别是深挖高边坡石方开挖，地应力释放量大，卸荷量级高，卸荷范围宽，只是局部有应力集中现象，大面积大量卸荷是高边坡主要力学现象，卸荷力学特征十分明显；地下工程中二次应力场中切向应力加载，径向应力为卸荷，视其地下工程的尺度、形态和应力场条件不同，加载和卸荷的范围不一[3]。

岩石本身在加载和在卸荷条件下力学特征的差别不大。

与此不同，在岩体中多各类节理，这些结构面在加载力学状态下，仍有很好的力学特征。

但是，卸荷条件下，在卸荷量很大的情况下，特别是在拉应力出现后，岩体中结构面的力学条件将发生本质的变化。

这些结构面迅速劣化岩体质量，因此其力学参数急剧下降，其力学特征不再符合在加载条件下研究所得成果[3]。

目前在岩体的力学分析中，普遍应用现行加载岩体力学的理论和方法，不加区别地应用于处于加载的岩体工程中，也应用于卸荷条件下的岩体工程。

许多工程实例表明，应用现有加载岩体力学的研究成果，与工程实际观测资料有数量级的差距，并导致工程事故的发生。

岩体开挖卸荷过程力学特性研究

ｐｒｍｅｅｓｄｒｎｈｘａａｉｎａｄｕｌａｉｇｏｏｋｍａｓａｄｔｅｔｒｅｄｍｅｓｏａｕｒｃｌｉｌｔｎｆｒｔｅｍｏｅａａｔｒｕｉｇｔｅｅｃｖｔｎｎｏｄｎｆｒｃｓ，ｎｈｈｅ — ｉｎｉｎｌｍｅａｍｕａｉｏｈｄｌｏｎｉｓｏ
ｉｏｕｃｅｂｓｃｎｄｔｄｙＡＤＩＮＡ．Ｔｈｅｓｍｕａｉｎｈｏｔａｈｅｅａｔｃｍｏｕｌ，ｃｈｅｉｎａｄｎｔｒｌｆｉｔｏｎｇｅｏｏｋｗｉｌｉｌｔｏｓｓｗｈｔｔｌｓｉｄｕｓｏｓｏｎｉｅｎａｒｃｉｎａｌｆｒｃｌｒｄｅｗｉｈｔｅｉｃｅｓｆｅｃｖｔｏａｉｙｅｕｃｔｈｎｒａｅｏｘａａｉｎｑｕｎｔｔ，ｂｕｏｅｕｃｓｔｅｏｆｏｉｔａａｕｎｄｗｉｅｐｉｅｔｉｒｅｆｔｎｔｒｄｅｏｚｒｒｍｎｉｉｌｖｌｅａｌｋｅｎａｃｒａｎｏｄｒｏｌ
度后，保持一定的量级不再减小。
关键词：有限元；岩体开挖；卸荷过程；力学特性
ＭｅｈａｎｃｈａｃｅｒｓｉｓｏｆＲｏｋａｓｄｕｒｎｇｃａｔｏｎａｌａｎｇＰｒｅｓｃｉａｌＣａｒｔｉｔｃｃＭｓｉＥｘａｖｉｎｄＵｎｏｄｉｏｃｓ
文献标识码：Ａ
文章编号：５９９４（０１０ — ０１００５ — ３２２１）４０３－４

卸荷岩体力学研究现状及其发展

：工程岩体；荷；卸力学特性
中图分类号Ｔ４７Ｕ５文献标识码：Ａ
Ｐｅｅｔｒｓａｃｎｔｅｅｏｍｅｔｏｎｏｄｎｏｋｍｅｈｎｃｒｓｎｅｅｒｈａｄｉｄｖｌｐｎｆｕｌａｉｇｒｃｃａｉｓｓ
Ｏ引言
工程岩体在加载与卸载的不同力学动态条件下，岩体力学条件有本质的区别。目前岩石地基基础工程岩体一般符合加载岩体力学条件，而在岩质边坡开挖工程及地下工程开挖面径向则表现为卸荷
目前，们通过大量的加载试验及理论分析，人已
合实际的。因此，理论和工程实际来看，很有必从都要开展工程岩体卸荷力学特性的研究。
ｍｅｈｎｃ．ｉｉｘｅｓｏｄｄｖｌｐｎｆｌａｅｃｍａｓｍｅｈｎｃ．Ｏｅｂｉｆｅｉｗｎｅｃｒｅｔｔｔｓｏｎｏｄｎｃａｉｓｔｓａｅｔｎｉｎａｅｅｏｍｅｔｄｄｒｋｓｃａｉｓｎｔａｓｏｖｅｉｇｔｕｒｎａｕｆｌａｉｇｎｎｏｏｏｈｓｒｈｓｕ
ＨＵＨｉｌｎＬｉｎｉ：Ｎｉｏｕａ — ａｇ，Ｉａ —ｌＷＡＧＸａ —ｈＪｎ
（．ｉｉ＆ｙｒｕｉＩｓｔｔｏｈｅＧｒｅｎｅｓｙ，ｉａｇＨｂｉ４３０，ｈｎ；１ＣｖＨｄａｌｔｕｆｉｏｇｓＵｉｒｔＹｅｎｕｅ４０２ＣｉａｌｃｎｉｅＴｎｖｉｈ、

卸荷节理岩体的力学特性

卸荷节理岩体的力学特性张永兴吴汉汇重庆大学土木工程学院摘要：在节理岩体的卸荷条件下，在线弹性断裂力学的节理岩体模型被建立。

根据模型，推导得出的应力，应变，位移方程受该裂纹的影响。

他们都是重要的评价岩体的变形。

这是证明通过对这些理论公式的计算结果与观测数据之间的比较，从卸荷试验看它们分别适用于实际工程。

关键词：节理岩体，卸荷，力学特性引言：岩体是由岩块和各种各样的结构平面构成，大多数结构平面节点定义为在岩石裂缝或裂缝在这点无位移。

不同的工程条件下，裂隙岩体的行为是不同的。

在开挖边坡岩体的洞穴，大部分地区岩石会发生卸荷。

尤其在高陡边坡或大型地下工程，较大的挖掘尺寸，会导致更多的原始应力释放。

过大的变形和破坏往往发生在拉伸和剪切的节理岩体中。

在负载或空载状态下。

它涉及强度的差异和变形差异，这些主要由不同的节理在不同的条件下引起的。

因此，为了分析的变形和破坏的节理。

开挖卸荷状态下的岩体，卸荷行为的内裂纹的岩体拉伸和剪切应研究。

在过去几十年中，通常使用线性弹性断裂力学研究来发展岩体裂缝。

基本线弹性断裂力学的原理是：一裂纹的尖端附近的重要参数是压力强度因子，如K （为方便这里的讨论，我们假设它是I 型裂纹）;还有一种是在非线性或非弹性的介质中接近裂纹尖端的临界应力强度因子IC K 。

但标准的裂纹扩展是IC I K =K ，只要这个区（即断裂加工区）的岩体尺寸比其他区小得多。

基于断裂力学线弹性理论的影响可以计算。

因此，普通的卸荷。

节理岩体可分解由基本的力学加载项组成的平面问题，在卸载阶段节理岩体的力学行为主要涉及的张拉，剪切，以及它们的组合。

此外，由于一个方向的尺寸在边坡工程和地下工程通常是远远大于其他两个方向。

沿该方向的外部荷载可以视为不变，它们可以简化为平面应变问题。

2.应力场和位移场在拉伸和剪切方向离节理岩体裂纹较远弹性力学理论中的平面问题可以通过相容方程和平衡方程来解决，边界条件可以用应力变量来表达，应力变量可以用函数φ来表示，其调和方程计算如下：上述方程是一个双调和方程应力函数φ是双调和函数。

卸荷岩体力学的研究与发展

ｅｓｎｉｌｉｅｅｃｓｂｔｅｈｉｍｅｈｎｃｌｈｒｃｅｉｔｓｓｅｔｆｒｎｅｅｗｅｎｔｅｒｃａｉａａａｔｒｉ．Ａｒａｅｅｏｍｅｔｉｈｏｉｃｏｍｅｈｎｃ．ａｄｆｃｓｃｇｅｔｖｌｐｎｃｏｓｎｍａｒ－ｃａｉｓｄｎｇ
维普资讯
第３３卷第２期
２００６年６月
黑．龙
江
水
专学
报
Ｖｏ．３。．１３Ｎｏ２
ＪｕｎｌｆｉｎｊｎｄａｌｎｉｅｒｇＣｌｇｏｒａｏｌｇｉｇＨｙｒｕｉＥｇｎｅｉｏｌｅＨｅｏａｃｎｅ
Ｊｎ，０６ｕ．２０
文章编号：００—９３（０６０１０８３２０）２—０２０７—０３
卸荷岩体力学的研究与发展
邓钦李建林张志刚２，，
（．１三峡大学土木水电学院，湖北宜昌４３０；．４０２２宁波市鄞州区水利水电勘测设计院，浙江宁波３５０）１００摘要：卸荷岩体力学是常规岩体力学的有益补充，其力学特性与加载岩体力学有本质区别。近十几年来，卸荷岩体力学已在宏
ｌｔｒｔｅｆｉｒｅｅｒｈｏｈｃｏｍｅｈｎｓ，ｈｇｎｎｈｉｌｕｌｈｕｄｂｎｅｓｆｄａｅｈａｌｅｒｓａｃｆｔｅｍｉｒ－ｃａｉｕｍｔｅａｉｇａｄｔｅｆｄｃｐｉｓｏｌｉｔｎｉｅ．ｅｏｇｎｅｉＫｅｒｓｕｌｄｎｏｋｍａｓｍｅｈｎｃ；ｒｓａｃｙｗｏｄ：ｎｏｉｇｒｃｓｃａｉａｓｅｅｒｈ；ｄｖｌｐｎｅｅｏｍｅｔ

卸荷路径下砂岩力学响应机理与工程应用

卸荷路径下砂岩力学响应机理与工程应用
汇报人： 2023-12-31
目录
• 引言 • 砂岩卸荷路径下的力学响应机
理 • 卸荷路径下砂岩的损伤演化 • 卸荷路径下砂岩的工程应用 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
随着工程建设的快速发展，岩石工程中的卸荷问题越来越突出，研究卸荷路径下砂岩的力学响应机理具有重要的理论意义和实际应用价值。
砂岩的卸荷响应受到多种因素的影响，如围压、温度和孔隙压力等，这些因素对砂岩的工程应用具有重要影响。
实验结果表明，砂岩在卸荷路径下的力学行为表现出明显的非线性特征，与加载路径下的行为存在显著差异。
研究不足与展望
尽管已经取得了一些关于砂岩卸荷路径下力学响应的研究成果，但仍有许多问题需要进一步探讨，如不同卸荷路径下的响应机理、多场耦合作用下的力学行为等。
02
国内学者在岩石卸荷领域也进行了广泛研究，但在某些方面与国外还存在一定差距，需要加强研究力度和深度。
研究内容与目标
研究内容
本课题将系统研究卸荷路径下砂岩的力学响应机理，包括变形、强度、破裂过程等方面，并探讨其与工程应用的关系。
研究目标
揭示砂岩在卸荷作用下的力学行为和破坏机制，建立相应的理论模型和数值方法，为岩土工程的安全性评估和优化设计提供科学依据。
砂岩卸荷路径下的破裂机制
总结词
砂岩在卸荷路径下的破裂机制主要涉及裂纹的萌生、扩展和贯通，与岩石的微观结构和应力状态密切相关。
详细描述
在卸荷过程中，由于砂岩内部存在的微裂纹和孔隙，会在局部区域产生应力集中，促使裂纹的萌生。随着应力的进一步增加，裂纹会沿着一定的方向扩展，最终导致岩石的破裂。此外，砂岩的破裂模式还与其微观结构和应力状态有关，例如剪切破裂、拉伸破裂等。

卸荷岩体力学

卸荷岩体力学研究现状
• 卸荷岩体宏观力学参数研究 ห้องสมุดไป่ตู้ 岩体卸荷力学理论与方法则弥补了常规的计算方法未考虑力学参数的动态变化的不足, 更真实地反映了卸荷过程中岩体的力学本质。卸荷岩体变形和强度参数的确定应充分考虑岩体的卸荷状态及最不利结构面的影响, 即考虑卸荷裂隙岩体力学参数的弱化问题。
卸荷岩体破坏机理研究
各类岩体在加、卸荷的作用下, 一般都经历了先体积压缩而后体积膨胀( 扩容) 的过程, 卸荷必定引起岩体扩容现象的出现; 在同种类型的卸荷破坏试验中, 裂隙岩体的破坏强度基本依照其在单轴下的强度顺序; 一定的应力下, 双向卸荷比单向卸荷更能促使岩体产生大的变形, 在一般情况下, 单向卸荷比双向卸荷使岩体的破坏强度更高
卸荷岩体力学的研究与发展
加载与卸荷、内容、现状
岩体加载与卸荷力学特性的区别
• • • • 应力应变路径不同。屈服条件不同力学参数不同分析方法不同
卸荷岩体力学的研究内容
• • • • • 卸荷岩体工程地质卸荷岩体力学特性与力学参数研究卸荷岩体本构关系及计算方法研究卸荷岩体加固理论与方法的研究卸荷岩体破坏准则的研究
展望
• 岩体在卸荷状态下变形破坏的宏、细观机理 • 岩体卸荷破坏的时效性 • 岩体在高围压下的卸荷破坏 • 多场耦合作用下的岩体卸荷破坏 • 新学科理论、技术的引入
卸荷岩体本构模型研究
• 岩石边坡的卸荷和流变作了非连续变形分析, 指出边坡在卸荷情况下, 岩体的变形分析应考虑开裂等非连续变形, 对其流变变形也应考虑开裂和裂隙扩展机制, 提出了开裂卸荷条件下岩石的本构关系和计算方法; • 在损伤力学理论的基础上建立了岩体卸荷破坏的损伤本构模型, 通过与红砂岩的卸荷破坏试验结果的对比, 提出该模型适用于脆弹性岩体的卸荷破坏; • 运用线弹性断裂力学理论详细推导岩石在常规三轴卸荷条件下的变形及其计算解析式, 从而建立了一种岩石三轴卸荷的本构模型。

卸荷岩体力学特性及在边坡工程中的应用

卸荷岩体力学特性及在边坡工程中的应用张华栋【摘要】@@%卸荷岩体力学主要研究卸荷状态下岩体的应力应变及强度特征.文中对卸荷岩体力学的特性及卸荷岩体力学与加载岩体力学的区别进行了分析,通过实例介绍了卸荷岩体力学在边坡工程中的应用.结果表明,采用卸荷岩体力学对边坡开挖进行分析,与实际状况吻合较好,计算结果更能满足工程的需要.【期刊名称】《公路与汽运》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P182-185)【关键词】公路;卸荷岩体力学;加载岩体力学;边坡;力学特性【作者】张华栋【作者单位】葛洲坝易普力股份有限公司,重庆400023【正文语种】中文【中图分类】U416.1随着高等级公路建设的快速发展，出现了大量的人工岩质高边坡。

岩质高边坡岩体强度较高，天然状况下极易形成高大、陡峭的边坡。

在开挖卸荷、爆破振动等外界条件作用下，一旦出现失稳破坏，造成的危害比一般边坡更大。

如何确保岩质高边坡在施工及运营阶段的长久稳定，已成为广大土木工程者所关注的热点。

岩质边坡的稳定性受多种因素的影响，其中岩体结构自身的强度是影响岩质边坡稳定性的内在因素。

因此，如何准确确定岩质边坡在开挖卸荷过程中岩体结构的力学参数，是确保岩质边坡稳定性的关键。

长久以来，众多专家学者在岩质边坡稳定性研究方面投入了大量精力，并取得了丰硕的成果，为确保岩质边坡稳定性提供了理论依据与技术支撑。

然而前期的研究工作主要是建立在加载岩体力学理论的基础上，针对工程未进行前，在没有扰动的地质条件和岩体力学参数条件下，演化得到计算模型和软件，并没有考虑岩体结构在开挖卸荷过程中力学参数的损伤。

以加载力学为基础的岩质边坡稳定性分析，与边坡实际工作状态有一定的差异，给边坡的安全埋下了隐患。

岩质边坡开挖是一个卸荷的过程，在开挖卸荷、爆破振动等外界因素影响下，岩体结构力学参数会发生劣化，其稳定性计算要采用卸荷岩体力学的理论。

卸荷岩体力学理论与加载岩体力学理论有很大的区别，前者在进行计算时考虑了岩体力学参数的劣化，因而计算结果与边坡实际情况吻合较好，能较好地确保岩质边坡的稳定性。

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岩体卸荷力学
岩体卸荷力学又称为岩体解体力学或岩体失稳力学，是研究岩体从承受荷载状态向无荷载状态转化过程中的力学行为的学科。

岩体卸荷力学主要研究岩体在卸荷过程中的变形、破裂和失稳等现象，以及影响这些现象的各种因素。

岩体卸荷力学的研究对象是岩体内部的裂隙和裂缝系统。

在岩石内部存在着各种不同尺度的裂隙和裂缝，这些裂隙和裂缝的形成和发展对岩体的力学性质和稳定性有着重要的影响。

岩体在荷载作用下会发生变形和破裂，而在卸荷过程中，这些变形和破裂的特点和机制则是岩体卸荷力学研究的核心内容。

岩体卸荷力学的研究方法包括现场观测、室内试验和数值模拟等。

现场观测是通过对实际岩体的变形和破裂现象进行直接观察和记录来获得数据和信息的方法。

室内试验是在实验室中对岩体进行加载和卸载试验，通过测量岩体的力学性能参数来研究岩体的卸荷过程。

数值模拟是利用计算机模拟岩体卸荷过程的力学行为，通过数值计算和模拟得到岩体的变形和破裂等信息。

岩体卸荷力学的研究成果对预测和评估岩体的稳定性和安全性具有重要的意义。

研究人员可以通过对岩体内部裂隙和裂缝的分布和演化进行分析，了解岩体在卸荷过程中的变形和破裂机制，从而为岩体工程设计、岩体监测和岩体灾害预防等提供科学依据。