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热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型
1
作者 张景昱 詹润禾 +3 位作者 邓华锋 李建林 王文东 宛良朋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2148-2157,共10页
乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内,其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外,还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体... 乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内,其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外,还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体的损伤劣化特性,在前期水-岩作用的研究基础上,以乌东德库区典型岸坡节理砂岩为研究对象,开展了热湿循环作用下节理砂岩重复剪切试验,分析了节理岩体的剪切力学特性劣化规律和劣化机理,并分段建立了考虑热湿循环作用损伤的节理砂岩剪切本构模型。研究表明:(1)在热湿循环以及重复剪切作用下,节理砂岩的抗剪强度、剪切刚度、剪切重点剪胀值和屈服点剪切位移均呈现“快-缓-稳”的劣化趋势,其中在前3个循环周期内劣化幅度显著,劣化占比近70%,3~8个循环周期内劣化速率放缓,8个循环周期后劣化速率趋稳;(2)相比于干湿循环,热湿循环对岩石孔隙度和纵波波速的影响更大,且岩石颗粒间的连接作用在较高温度的影响下更易遭受破坏;(3)根据剪切应力-剪切位移曲线特征,建立了以Goodman模型和Clough-Duncan双曲线模型分段修正描述的本构模型,模型曲线与试验结果能够较好吻合。研究成果及方法可为干热河谷水库岩质岸坡消落带稳定分析提供参考。 展开更多
关键词 干热河谷 水库消落带 热湿循环 节理岩体 劣化效应
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干热河谷岸坡消落带砂岩节理劣化机制研究
2
作者 邓华锋 肖瑶 +4 位作者 李建林 王文东 张景昱 宛良朋 王团乐 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1839-1851,共13页
乌东德库区处于干热河谷区域,在库水位周期性升降变化条件下,消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制,设计进行砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验,并分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特... 乌东德库区处于干热河谷区域,在库水位周期性升降变化条件下,消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制,设计进行砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验,并分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特征及能量参数的演化规律。研究结果表明:(1)在12个热湿循环周期内,砂岩节理面的剪切力学参数和形貌参数均呈先快速降低后缓慢趋稳的劣化规律,其中前3个周期各参数劣化幅度明显较大,而后劣化趋势逐渐变缓,并在8个周期后趋于稳定。(2)随着热湿循环周期的增加,砂岩节理在剪切过程中的总能量和耗散能逐渐减小,其变化趋势与力学参数一致,比较而言弹性能变化相对较小,耗散能变化趋势明显。(3)热湿循环作用下砂岩节理剪切性能的损伤机制包括3个方面:(1)热湿循环对岩壁强度和节理面形貌的损伤作用;(2)重复剪切作用对节理面形貌的改变和岩壁一定深度范围内岩体的损伤作用;(3)热湿循环和重复剪切次序作用对节理面损伤的相互促进作用。相关研究方法和结果可为干热河谷区域库岸边坡消落带岩体节理的热湿循环损伤劣化分析提供较好的参考。 展开更多
关键词 岩石力学 消落带 热湿循环 剪切性能 能量演化 劣化机制
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干热河谷岩质岸坡节理面剪切特性劣化规律研究 被引量：2
3
作者 张景昱 王文东 +3 位作者 冯云杰 孙旭曙 李文华 彭宇杰 《水电能源科学》 北大核心 2023年第3期140-143,共4页
干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中,特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件,即热湿循环作用。基于此,开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明,随试验周期的推进,剪切应力—剪切位移曲线整体下移,节理面... 干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中,特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件,即热湿循环作用。基于此,开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明,随试验周期的推进,剪切应力—剪切位移曲线整体下移,节理面剪切强度劣化明显;对剪切强度修正后,仅由重复剪切导致的剪切强度劣化效应在初始状态下尤为显著;仅由热湿循环导致的剪切强度劣化效应主要集中在前5个周期;修正后仅在热湿循环作用下,节理面剪切强度、粘聚力和内摩擦角均呈“先快后慢”的劣化趋势,与试验结果规律一致。研究结果对热河谷库岸消落带岩体的劣化及岸坡稳定性分析具有指导意义。 展开更多
关键词 干热河谷 热湿循环作用 重复剪切 剪切特性 劣化效应
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砂岩在热湿循环作用下的卸荷损伤本构模型研究 被引量：1
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作者 张冰祎 王乐华 张胜佳 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期162-168,共7页
针对在夏季高温多雨季节库岸边坡岩体的强度和稳定性下降问题,较多学者对干燥—饱水两种极端状态的循环作用进行了研究,这与实际情况相差较大。以三峡库区重庆段某典型边坡砂岩为研究对象,采用烘干—浸泡循环作用方式模拟岩石热湿循环过... 针对在夏季高温多雨季节库岸边坡岩体的强度和稳定性下降问题,较多学者对干燥—饱水两种极端状态的循环作用进行了研究,这与实际情况相差较大。以三峡库区重庆段某典型边坡砂岩为研究对象,采用烘干—浸泡循环作用方式模拟岩石热湿循环过程,在前期进行的热湿循环试验方案及数据分析的基础上,定量对砂岩的劣化程度进行划分,对热湿循环作用下砂岩的卸荷损伤本构模型进行研究。研究结果表明:热湿循环10次内砂岩各力学参数的劣化效应比较明显,10～50次逐渐减弱并趋于平缓;基于热湿循环和卸荷相互作用,建立了完整砂岩在不同热湿循环次数下的卸荷损伤模型并绘制模型曲线;经过验证,模型曲线与试验所得的三轴卸荷应力-应变曲线吻合度较高,认为该模型具有较好的适用性。 展开更多
关键词 热湿循环 峰值强度 抗剪强度参数 损伤 本构模型 滑坡地质灾害 岩体孔隙水压力 岩石三轴压缩试验
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热湿循环作用下砂岩加卸荷力学特性研究 被引量：6
5
作者 王乐华 金晶 +2 位作者 张冰祎 向力 杨超 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期699-708,共10页
夏季高温季节频繁的降雨与蒸发过程,使岩石(体)经常性的处于热湿循环的交替作用。鉴于此,以三峡库区砂岩为研究对象,开展不同热湿循环后的三轴加载与卸荷试验,从变形、强度以及破坏模式等方面研究热湿循环对砂岩力学特性的影响规律。研... 夏季高温季节频繁的降雨与蒸发过程,使岩石(体)经常性的处于热湿循环的交替作用。鉴于此,以三峡库区砂岩为研究对象,开展不同热湿循环后的三轴加载与卸荷试验,从变形、强度以及破坏模式等方面研究热湿循环对砂岩力学特性的影响规律。研究结果表明:(1)砂岩三轴加载、卸荷的峰值强度随着热湿循环次数的增加而不断减小,这种劣化效应在循环前期表现的较为明显。可采用对数函数对其变化规律进行描述。(2)砂岩热湿循环三轴压缩破坏模式以剪切破坏为主,主要表现为单剪切面的剪切破坏和"X","Y"型共轭剪切破坏,在破坏面上出现明显的滑移现象,在其端部均形成含有圆锥的对角破坏。(3)砂岩热湿循环三轴卸荷破坏以剪切破坏为主,伴有张拉劈裂破坏与拉剪破坏,与三轴压缩破坏相比,砂岩破坏的主裂纹和次生裂纹更多,破坏形式更复杂,破坏程度也更为严重。随着热湿循环次数的增加,砂岩的裂纹扩展情况越复杂。(4)砂岩的力学性质参数随着热湿循环作用呈下降趋势,且变化趋势一致。定义热湿循环劣化系数W,即归一化函数中ln(n+1)的系数绝对值来评价热湿循环作用对力学参数的劣化强弱程度,该参数可为后续建立岩石随热湿循环劣化的损伤模型提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 热湿循环 劣化效应 压缩 卸荷 破坏模式 劣化系数
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