雨水渗透下节理岩质边坡失稳离散元模拟

【作者】 蒋明镜； 卢厚华； 王华宁； 廖兆文；

【机构】 同济大学土木工程防灾国家重点实验室； 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室； 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系； 同济大学航空航天与力学学院；

【摘要】 边坡的破坏研究一直是岩土工作者的重点课题之一,其中的岩质边坡研究又是其主要内容之一。自然界中的岩石在地质构造、自然环境及人类活动的影响下会形成大量节理面等,研究表明节理面的存在对岩石的力学特性有着重要的影响。同时,岩石在雨水的渗透侵蚀作用下其力学特性也会发生很大的变化,因此研究雨水渗透下节理岩质边坡的破坏过程就具有一定的意义。本文采用一种新的能够考虑水软化与化学风化作用的复合微观接触模型,将其植入离散元软件PFC2D中,进行节理岩质边坡失稳过程的模拟。建立一个含有3组倾角为45°节理的陡峭岩质边坡,采用重力增加法研究其在雨水渗透下的破坏过程。结果表明:岩质边坡滑动过程中,滑动面与坡脚处的应力及应变波动较大,不同位置处的应力及应变的波动具有相似的规律;对比起滑时刻的速度及位移发现,滑动体的速度先于位移产生比较明显的变化;速度及位移快速增加的时刻晚于应力及应变开始波动的时刻;节理岩质边坡的破坏主要为岩桥贯通的破坏,破坏面为节理滑动面;通过记录颗粒间胶结物质的破坏类型发现,颗粒间主要为拉剪破坏与压剪破坏,在破坏阶段,拉剪破坏速率大于压剪破坏。更多还原