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。

破碎注浆围岩卸荷力学性能试验方法研究

破碎注浆围岩卸荷力学性能试验方法研究摘要：在西南地区的资源开采、隧道掘进等地下工程开挖过程中往往会遇到一些破碎断裂带，如果不能很好的处理这些岩石断层那么就有可能造成施工困难，甚至导致一些重大事故的发生，而破碎注浆的方式可以很好的解决岩层力学结构。

本文主要针对在破碎注浆方式实施前的围岩卸荷力学性能进行试验研究，得到一些实际研究数据，为破碎注浆方式的实施提供依据，进而保证工程的正常实施。

关键词：岩石力学；卸荷；注浆1引言我国西南地区断裂带地形情况比较复杂，要想在此地区进行民生工程建设就需要对该地区的断裂岩层进行深入的研究，因此需要试验取得数据从而进一步深化对于应力的研究，最终采取正确的方式来处理工程过程中设备以及围岩的应力状况，保证工程的安全实施。

以往采取的简单应力路径下的试验研究已经不能满足岩体工程的实际需求，在岩体挖掘过程中，受各种内外因素的影响，岩体的力学结构发生了更为复杂的变化，因此本文主要针对岩体工程过程中岩体的应力状态，采用三轴试验的方式展开试验研究。

2.试验设备与试验方案2.1试验设备为了更好的完成试验，本文选取具有一定岩石综合性能代表性的四川泥岩为试验岩石，岩石的整体情况如下：整体质地比较均匀，各个部分都不存在风化现象，其中没有明显的断裂，是新鲜岩体，钻样方向均垂直于节理。

岩样为 50mm×100 mm（直径×高度）圆柱。

2.2试验方法当岩层受到不同方式的外在压力时候其应力状态是不同的，本试验主要以实际工程项目的岩层挖掘为真实情境进行分析。

试验方案：（1）采用应力控制，按静水压力条件逐步施加（速率 0.05MPa/s）σ1 =σ3 至预定值（分别为4-9 MPa）；（2）继续采用应力控制，保持σ3 恒定，逐步增高σ1（速率 0.5 MPa/s）至岩样破坏前的某一应力状态（相应围压下岩石极限强度的48%～90%），σ1 的应力水平大于单轴抗压强度小于相应围压下的三轴抗压强度；（3）采用位移控制，保持σ1 恒定的同时以一定速率（0.1，0.05，0.005 MPa/s）逐渐缓慢降低σ3 至岩样破坏。

解析地下连续采矿过程中顶板岩体卸荷的力学响应

一
参数随卸荷量的变化规律的函数。４、内摩擦角的变化分析地下连续采矿的过程中，随着开挖的深度不断增加，开挖卸荷就逐渐推进，卸荷量也会不断增加，不同卸荷区的内摩擦角的数值会不断变小。因此，矿产在开挖卸荷的过程中原有的岩体面积会逐渐增大，小的缝隙会逐渐变大，导致岩体的质量下降。
文章编号０２— ０１５５— ０２
顶板岩体卸荷的力学过程主要表现在下面，地应力在释放的时候会导致岩体的活动，岩体内部的应力受到干扰会产生变动，应力在内部进行调整的过程中就会产生次生应力场。所以说，地下连续采矿开挖不断释放地应力的过程就是岩体的卸荷。从一般情况来看，岩体自身的结构比较坚固，在加载的情况下依然具有很高的力学指数，然而在卸荷的状态下，如果出现的卸荷量特别大，再加上随之产生的拉应力，岩体的结构面就会快速的劣化，岩体质量下降，最终使岩体的相关力学强度降低，导致岩体的力学特征和加载条件下的情况之间具有很大的差别，两者的研究结果出现不一致。现在研究者对卸荷岩石力学参数变化进行了深入的研究，取得了一定的成果。分析以往的研究，一些学者使用岩体声波测试和现场岩体变形试验对此问题进行研究和分析，比如在三峡船闸工程中对边坡卸荷扰动区范围进行测量，对岩体力学性的特性和参数大小进行了详细的记录。但是由于对卸荷过程中岩体的力学参数弱化的规律没有进行深人的分析，导致一些研究的模式或者方法在工程实践中操作不便。１、卸荷分析原理岩体在初始应力的作用下加上一个反向拉应力就和岩体的卸荷力相同，所以，可以把岩体的卸荷应力看成是加在初始岩体上的一个拉应力得出的最大数值。岩体采动卸荷问题就可分解为初始应力场和采动卸荷应力场共同的作用模型。遵循上述的原则，根据以往采取的研究方法，要对边界条件进行多次的修改，并且不断对力学参数进行调整。而采用细观力学方法时，由于能模拟材料的渐进被破坏，无须频繁调整力学参数，就能够对岩石卸荷进行有效的分析。２、数值计算模型以某一煤矿为例，煤矿的矿体为厚大缓倾斜矿体，煤矿在开采的时候具有很大的安全风险，并且会损失大量的煤炭资源，无法对采场顶板进行有效的控制，处理采空区不仅需要大量的资金投人，而且具有较高的技术要求，开采的过程中容易引发一系列大规模的地压活动。确保实现安全可靠的开采，研究人员在分析实际问题的基础上选择使用顶板诱导崩落技术，这种

卸荷岩体力学

在分析链子崖危岩体时采用传统的加载岩体力学分析，结果与工程实际不吻合，且有时相差较大，这使得以哈秋舲教授为代表的专家们必须从另外的角度来思考边坡稳定性问题，从1995年开始卸荷岩体力学理论的探索。
采用传统方法研究开挖问题取得的研究成果与实际情况出入太大，有数量级差别
•三峡链子崖危岩体实际变形2米以上，计算3厘米（已经加固） •金川露天矿边坡实际变形5米以上，计算20厘米（已经垮塌） •碧口千牧岩洞子实际变形12厘米以上，计算1厘米（已经垮塌） •二滩调压井洞室实际变形8厘米以上，计算1厘米（已经停止使用）
加载、卸载应力莫尔圆图
（2）屈服条件不同由前述分析可知，由于岩体应力路径不同，其岩体的作用过程及破坏效果不同，那么，岩体的损伤过程及结果不一样，因此，其屈服条件不同。
（3）力学参数不同选择反映岩体卸荷非线性特点的分析方法，随开挖（施工阶段不同，对力学参数进行调整）。加载力学条件分析时应选加载力学参数；卸荷力学状态分析应选卸荷岩体力学参数。如三峡永久船闸高边坡岩体，仅以变形模量为例，加荷与卸荷方式进行试验研究结果有别。见下表
链子崖由南部的T0～T6 缝区 ( 体积约8.0×105 m3 ) , 中部的 T7 缝区( 体积约2×104 m3 ) 和北部的T 8～T12缝区( 体积约2. 5×106 m3 ) 三部分组成,其崖顶尚有雷劈石古滑坡, 崖东有猴子岭崩积体, 崖西发育了鸡公岭座滑体 (左图) 。 T8～T12缝区是链子崖危岩体的主体部分, 它紧临长江, 成为直接威胁长江航运和三峡大坝安全的重大地质灾害, 是工程防治的重点。
链子崖地质地貌简图
链子崖防治工程的布置采用中间防御, 两翼攻击的战略。
中间防御是在煤层采空区主要地段用混凝土承重阻滑键置换煤渣或空顶区, 它是被动受力防御的工程方法, 包括PD2 , PD6 ,PD1 和PM 四个工区组成平面受力格架体系。两翼攻击是在危岩体东西两端设计1# , 2# 和3# 锚固工程区强化岩体的自身稳定性, 且不扰动不破坏岩体的结构, 预应力锚索工程是主动加力的工程方法。1#锚固区( PT ) 穿过T 12 缝锚在核桃背上 ( 锚固方向210°) 。2# 和3# 锚固区( Pb 穿过煤层采空区锁定在黄龙灰岩上, 锚固方向均为180°), 后二者以3# 锚固区为主, 2# 锚固区起辅助作用( 左图) 。

卸荷岩体有限元分析的基本方法

6.1.1 地应力船闸区内宏观构造应力场，最大主应力方向为NWW向而近EW向。船闸所处
山体地区，上、下游方向被河湾切割，NWW向地质构造应力在地表已被释放，因此，在高程77m以上，该地区最大主应力方向以调整至NEE向（Y轴）。由于花岗岩的风化作用，地表约30~40m深度内的岩层，经风化后卸荷，在此地层内，仅为自重应力场。因此，根据工程地质研究资料，各方向地应力取值如图6所示。
等值线如图9所示，由图可见拉应力的分布规律，此处不再叙述。
（a）大主应力
（b）小主应力
图9 16号剖面主应力等值线图（MPa）
考虑岩体拉坏时，在各种抗拉强度下，超过强度的拉应力点拉裂，拉应力区向邻近扩展，且表现成为岩体位移的增大。
由上分析可见，船闸边坡的开挖卸荷发育过程，是应力状态调整及演变的根本原因，流变过程的发育使边坡岩体抗拉强度发生变化，岩体强度不断劣化
6.1.3 计算剖面及方案（1）计算剖面
选取较为典型的三闸首16号剖面为非线性分析剖面，计算域取南北长1200m ，底部高程–100 m，如图7所示。
图7 三峡工程永久船闸高边坡16号剖面断面图（据设计报告）
2) 地应力施加方法首先将底部边界的垂直及右侧边界的水平方向固定，有限元计算时地应力的施
6.2 计算结果及分析
1) 计算位移场分析根据上述各方案的计算，最大位移出现在闸室侧墙的顶部，各方案的最大位
移值如表4所示。表4 各方案最大位移量
方案四的位移等值线图如图8所示。
2
（a）Y方向水平位移
（b）垂直位移
图8 16号剖面方案4相对位移等值线图（cm）
计算结果表明，常规弹塑计算方法的最大位移为3 cm左右，当按正交异性弹性计算时，最大位移达到了6.8cm，再考虑非线性时，最大位移值达到了13 cm，进一步考虑卸荷时，最大位移值达到了16cm。对于卸荷岩体，若考虑各向异性，计算位移值比常规大一倍，在考虑非线性时，大二倍，进一步考虑卸荷时，大四倍。因此，对于卸荷岩体的计算，当然不能按常规计算方法进行。

节理卸荷各向异性力学特性试验研究及工程应用

节理卸荷各向异性力学特性试验研究及工程应用一、概述节理卸荷各向异性力学特性试验研究及工程应用是岩石力学与工程领域中的一项重要研究内容。

天然岩体在漫长的地质作用过程中，受到大小不等、方向各异的结构面纵横切割，形成了具有特殊结构的不连续体，即节理岩体。

这种岩体结构特性使得其力学特性比单一的岩石更为复杂，并展现出明显的各向异性特征。

尤其在工程建设过程中，如水电工程、矿山开采等领域，常常需要对岩体进行大规模的开挖和卸载，此时节理岩体的卸荷各向异性力学特性就显得尤为重要。

节理岩体的卸荷过程是一个复杂的力学过程，涉及到应力重分布、损伤演化以及破坏模式等多个方面。

由于节理岩体的结构特征，其在卸荷过程中往往表现出不同于完整岩石的力学响应。

节理的存在可能导致岩体的应力集中和传递路径的改变，进而影响岩体的整体稳定性和承载能力。

不同节理倾角、节理连通率以及节理间距等结构面特征也会对节理岩体的卸荷力学特性产生显著影响。

深入开展节理卸荷各向异性力学特性的试验研究，对于揭示节理岩体的卸荷损伤演化机制、确定其加卸载屈服准则以及提出有效的工程应对措施具有重要意义。

这也是推动岩体力学学科发展、提高工程建设安全性的迫切需要。

本研究将通过系统的试验研究和理论分析，探索节理岩体在卸荷过程中的各向异性力学特性及其变化规律，为相关工程设计和施工提供科学依据和技术支持。

1. 节理卸荷现象及其在工程中的普遍性节理卸荷现象是岩土工程领域中一个极为重要且普遍存在的地质力学过程。

它指的是当岩体受到外部因素（如开挖、水流切割等）作用，导致其上覆负荷减小或消失时，岩石内部因应力释放和重分布而产生的节理张开、延伸乃至贯通的现象。

这种现象在自然界和工程实践中都极为常见，对岩体的稳定性和工程安全具有显著影响。

在自然界中，节理卸荷现象常表现为山体开挖后边坡的卸荷裂隙，或是河流深切基岩时形成的卸荷节理。

这些卸荷节理往往平行于自由面，如河谷边坡或坑道壁，对边坡的稳定性和工程的安全性构成潜在威胁。

高围压_高水压条件下岩石卸荷力学性质试验...

第27卷增1岩石力学与工程学报V ol.27 Supp.1 2008年6月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June，2008 高围压、高水压条件下岩石卸荷力学性质试验研究陈秀铜1，2，李璐3(1. 武汉大学水利水电学院，湖北武汉 430072；2. 二滩水电开发有限责任公司，四川成都 610021；3. 西南石油大学建筑工程学院，四川成都 610500)摘要：为探悉某深埋长引水隧洞围岩在高地应力、高水压力条件下的稳定性，对隧洞的主要岩体大理岩、砂岩和板岩进行常规三轴压缩试验、峰前峰后卸围压试验以及高水压力下的卸荷试验，对此过程中的强度和变形特征进行较为系统的对比分析研究。

研究结果表明：卸围压对岩石的强度影响很大。

卸荷后，岩石的黏聚力和内摩擦角均有较大幅度的降低，特别是有水压时，降低更是明显；卸荷对黏聚力的影响比对内摩擦角的影响大。

卸荷后，黏聚力的降低幅度比内摩擦角要大；峰前卸荷对岩石强度的影响比峰后卸荷要大。

峰前卸荷，岩石破坏时围压比峰后卸荷高；有水压卸荷对岩石强度的影响比无水压卸荷要大。

有水压时卸荷，由于水压的存在，削弱围压对岩石的影响，使岩石在比无水压卸荷时更高的围压下即发生破坏。

关键词：岩石力学；三轴压缩；高围压；高水压；试验研究中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增1–2694–06 EXPERIMENTAL STUDY OF UNLOADING MECHANICAL PROPERTIES OF ROCK UNDER HIGH CONFINING PRESSURE AND HIGH WATERPRESSURECHEN Xiutong1，2，LI Lu3(1. School of Water Resources and Hydropower，Wuhan University，Wuhan，Hubei430072，China；2. Ertan Hydropower Development Co.，Ltd.，Chengdu，Sichuan610021，China；3. College of Civil Engineering and Architechture，SouthwestPetroleum University，Chengdu，Sichuan610500，China)Abstract：In order to analyze surrounding rock stability of long alignment high overburden diversion tunnel，conventional triaxial compression tests，unloading confining pressure tests at the pre-peak and post-peak and unloading tests under high groundwater pressure on marble，sandstone and slate are conducted. Systematic contrastive studies are made on the strength and displacement in the experiment. The experimental results indicate that unloading confining pressure has important effect on the intensity of rock. The cohesion and angle of internal friction of rock reduce considerably after unloading confining pressure；the reduction is more obvious especially with water pressure. The effect of unloading confining pressure on cohesion is more obvious than that of angle of internal friction. The reduction extent of cohesion is bigger than angle of internal friction after unloading confining pressure. The effect on rock strength at the pre-peak unloading confining pressure is bigger than that at post-peak unloading confining pressure. The confining pressure of rock failure with unloading confining pressure at the pre-peak is higher than at post-peak；the effect on rock strength unloading confining pressure with water pressure is bigger than unloading confining pressure without water pressure. By unloading confining pressure with water收稿日期：2007–03–04；修回日期：2007–04–06作者简介：陈秀铜(1976–)，男，1998年毕业于武汉水利电力大学水利水电建筑工程专业，现为博士研究生，主要从事水电工程的建设管理与研究工作。

岩体卸荷深度计算公式

岩体卸荷深度计算公式岩体卸荷深度是指在地下工程施工或地质灾害发生后，岩体内部受到的应力变化所导致的岩体表面的下沉深度。

在地下工程施工中，岩体卸荷深度的计算对于工程的稳定性和安全性具有重要意义。

本文将介绍岩体卸荷深度的计算公式及其应用。

岩体卸荷深度的计算公式可以通过岩体力学理论和地下水压力理论来推导。

一般来说，岩体卸荷深度的计算公式可以表示为：h = (σσ') / γ。

其中，h为岩体卸荷深度，σ为岩体内部的应力，σ'为岩体内部的卸荷后应力，γ为岩体的重力加速度。

在地下工程施工中，岩体卸荷深度的计算还需要考虑地下水的压力。

地下水的存在会对岩体的稳定性产生重要影响，因此在计算岩体卸荷深度时需要综合考虑地下水的影响。

在实际工程中，岩体卸荷深度的计算需要根据具体的工程情况和岩体特性进行综合分析。

一般来说，可以通过现场观测、数值模拟和实验测试等方法来确定岩体卸荷深度的计算公式，以保证工程的安全和稳定。

除了岩体卸荷深度的计算公式外，还需要考虑岩体卸荷深度的影响因素。

岩体的物理性质、地下水的压力、地质构造、地下工程的施工方式等因素都会对岩体卸荷深度产生影响，因此在计算岩体卸荷深度时需要综合考虑这些因素。

在地下工程施工中，岩体卸荷深度的计算是一个重要的工程问题。

通过合理的计算方法和综合考虑岩体的特性和工程情况，可以有效地保证工程的安全和稳定。

因此，岩体卸荷深度的计算公式及其应用具有重要的理论和实际意义。

总之，岩体卸荷深度的计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑岩体的特性、地下水的影响和工程情况等因素。

通过合理的计算方法和综合分析，可以有效地保证地下工程的安全和稳定。

希望本文介绍的岩体卸荷深度计算公式及其应用能够对相关工程技术人员有所帮助。