岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 637-648.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0338

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤机制研究

刘新荣1, 2, 3，郭雪岩1, 2, 3，许彬1, 2, 3, 4，周小涵1, 2, 3， 曾夕1, 2, 3，谢应坤5，王䶮1, 2, 3   

  1. 1. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400045；2. 重庆大学 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心，重庆 400045；3. 重庆大学 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045；4. 重庆交通大学 河海学院，重庆 400074；5. 重庆川东南工程勘察设计院有限公司，重庆 400038
  • 收稿日期:2022-03-21 接受日期:2022-06-24 出版日期:2023-03-21 发布日期:2023-03-23
  • 通讯作者: 许彬，男，1993年生，博士，博士后，主要从事岩土及水利工程等方面的科研工作。E-mail: geotechnicale2016@163.com E-mail:liuxrong@126.com
  • 作者简介:刘新荣，男，1969年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土力学与地下工程等领域的教学与科研工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No.41972266）；重庆交通大学博士后科学基金项目（No.22JDKJC-A008）；重庆市研究生科研创新项目（No.CYS21024，No.CYS21029）；2018年重庆市基础研究与前沿探索项目（No.cstc2018jcyjAX0453）。

Investigation on dynamic cumulative damage mechanism of the dangerous rock slope including deteriorated rock mass in hydro-fluctuation belt

LIU Xin-rong1, 2, 3, GUO Xue-yan1, 2, 3, XU Bin1, 2, 3, 4, ZHOU Xiao-han1, 2, 3, ZENG Xi1, 2, 3, XIE Ying-kun5, WANG Yan1, 2, 3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. National Joint Engineering Research Center of Geohazards Prevention in the Reservoir Areas, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 3. Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area of the Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 4. School of River and Ocean Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China; 5. Chongqing Chuandongnan Survey & Design Institute Co., Ltd., Chongqing 400038, China
  • Received:2022-03-21 Accepted:2022-06-24 Online:2023-03-21 Published:2023-03-23
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41972266), the Postdoctoral Science Foundation of Chongqing Jiaotong University (22JDKJC-A008), the Graduate Scientific Research and Innovation Foundation of Chongqing, China (CYS21024, CYS21029) and the Basic Research and Frontier Exploration Project of Chongqing in 2018 (cstc2018jcyjAX0453).

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摘要： 对消落带劣化岩体及水库诱发地震共同影响下三峡库区某典型危岩边坡的稳定性进行了研究，设计并开展了几何相似比为1:100的振动台模型试验，探讨了含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏演化全过程及其动力响应规律。研究表明：含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏全过程可归结为坡体内部损伤累积—裂隙发育—次级节理与深大裂隙贯通—失稳倾倒，同时伴随消落带岩体表层松动—掉落—破坏及内部出现渗流网—形成渗流通道—形成“凹腔”的复合破坏模式；随着地震动的持续，危岩体内部动力响应规律具有典型的“趋高”及“趋表”效应，危岩边坡表面累积位移不断增加，消落带处孔隙水压力整体增加，危岩边坡内部水平向及竖直向土压力在全阶段中整体均呈先增大后减小的规律；危岩边坡自振频率及阻尼比在全阶段整体呈减小和增加的趋势；在小震结束前阶段及强震阶段，危岩边坡损伤度曲线分别呈“S”型分布和指数型分布

关键词: 危岩边坡, 振动台模型试验, 消落带劣化岩体, 动力响应规律, 累积损伤机制

Abstract: The shaking table model test with a geometric similarity ratio of 1:100 was constructed to investigate the stability of the typical dangerous rock slope in the Three Gorges Reservoir area under the influence of rock mass deterioration and reservoir-induced earthquakes. The whole process of dynamic cumulative damage, instability failure, and the response law of the dangerous rock slope including deteriorated rock mass in the hydro-fluctuation belt were discussed. The results demonstrated that the whole process can be described as the cumulative damage in the slope → the cracks development → the penetration of secondary joints and deep large cracks → the instability toppling. At the same time, the rock mass on the surface of the hydro-fluctuation belt begins to loosen and fall, resulting in the formation of a seepage network, seepage channels, and cavities within the slope. As ground motion continues, the dynamic response of the dangerous rock mass exhibits a typical "elevation effect" and “surface effect”. The cumulative displacement on the dangerous rock slope surface increases continuously, while the pore water pressure within the hydro-fluctuation belt increases overall. The horizontal and vertical earth pressure of the dangerous rock slope initially increase and then decrease, and the natural frequency and the damping ratio of slope decrease and increase, respectively, throughout the entire stage. Before the end of the small earthquake stages and at the strong earthquake stages, the damage degree curve of the dangerous rock slope follows an "S" type distribution and an exponential distribution.

Key words: dangerous rock slope, shaking table model test, deteriorated rock mass in hydro-fluctuation belt, dynamic response law, cumulative damage mechanism

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  • TU432
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