浅论干湿循环水岩相互作用下岩石劣化机理研究

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1、干湿循环水岩相互作用下岩石劣化机理研究⑧重庆大学博士学位论文学生姓名：傅晏指导教师：刘新荣教授副导!J币：张永兴教授专业：岩土工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O—O年十一月tionwiththectonRockAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofDoctorofEngineeringByFU物nSupervisedbyProf．LiuXinrongAssistantSupervisedbyProf．ZhangYongxi

2、ngMajor：GeotechnicalEngineeringCollegeofCivilEngineeringof一ChongqingUniversity,Chongqing，ChinaNovember,2010、夕’’鬈摘要水一岩相互作用作为岩土工程相关学科研究的前沿领域，是工程岩土体稳定研究的重要内容，而干湿循环过程是水一岩相互作用的蕈要组成。干湿循环过程中，岩石改变了水的赋存状态，同时自身也受到水的反复侵蚀。干湿循环作用将造成岩士体岩性劣化，进而影响其强度和变形，并对岩土工程的稳定性和耐久性产生重要影响。论文在前人研究的基础上，从干湿循环作用的劣化过程出发

3、，通过理论分析、室内试验、数值模拟等方法，对岩石在干湿循环作用下的劣化机理进行了较为系统深入的研究。论文的主要研究内容和成果如下：①通过完整砂岩的室内干湿循环试验，揭示了砂岩的干湿循环劣化规律。试验结果表明，循环作用对岩石的影响是渐进性的，表现为初期影响较大，随着作用时间的延长，该劣化效应逐渐减弱。在此基础上，探讨了岩石物理力学参数与干湿循环次数之间的函数关系，进而定义了干湿循环劣化系数，用于表征干湿循环作用对各参数的影响程度。②在试验研究的基础上，运用连续损伤力学和统计理论，导出了干湿循环作用下岩石的统计损伤本构模型。通过砂岩试验结果对该模裂进行了验证，分析表明

4、干湿循环作用对砂岩应力应变曲线的影响可分为两部分：通过杨氏模量E的变化影响其中近似线性部分，通过Weibull分布参数m和凡的变化影响其中非线性部分。干湿循环次数的增加将引起分布参数m和凡、临界损伤有效应力O'lc’的降低，并使临界损伤值D。增加。③通过室内试验和细观颗粒流数值试验，统计了岩石宏细观参数之间的基本关系，分析了宏细观参数的影响效应，得到了宏细观参数关系的定量表达式。在此基础上，建立了基于颗粒流理论的岩石细观参数半定量确定方法，进而对颗粒流计算结果进行了分析，结果表明，峰值应力条件下相同围压下的颗粒接触网络和力链的分布形态均相似，但颗粒粘结的断裂数量随

5、干湿循环次数增加而增大。同时利用颗粒微梁的能量关系，导出了细观强度参数与断裂韧度之间的定量关系，解释了岩石细观强度参数的物理意义。④探讨了干湿循环作用下的砂岩细观参数和细观应变能密度的变化规律，定义了干湿循环细观劣化系数，用于表征干湿循环作用对各细观参数的影响程度。通过对颗粒细观损伤的分析，建立了以细观模量为基础的砂岩细观损伤模型，探讨了砂岩干湿循环作用下的细观损伤效应。⑤在前人研究的基础上，建立了节理岩体完整性系数和体积节理数与GSI评分系统的定量关系，对GSI评分表进行了修正，基于广义Hoek．Brown准则将完整重庆人学博十学位论文岩石参数摊演到岩体参数，并

6、探讨了千湿循环作用对岩体力学参数的影响。从抗剪强度曲线折减的概念出发，改进了基于Hoek—Brown准则的强度折减法，并运用FLAC2D的FISH语言进行了相应程序化研究，对岸坡在干湿循环作用下的J下常和极限状态进行了计算分析，探讨了干湿循环作用下岩体劣化效应对库岸边坡稳定性的影响。关键词：干湿循环作用，岩石统计损伤，颗粒流，劣化机理，岸坡稳定II英文摘要ABSTRACTAstheadvancingedgeofgeotechnicalengineeringanditsrelatedsciencestudies，water-rockinteractionisacru

7、cialcontentofthestudyofthestabilityofengineeringrock。massandsoil．Andintheprocedureofcyclicdrying．wetting，whichisoneofwater-rockinteraction’Simportantcompositions．rock．massalteredthecurrentstateofwater，whilesufferingrepeatederosionitself．whichwouldresultinthedeteriorationofrockandsoil，

8、influ