卸荷作用下岩体变形破坏影响因素
卸荷岩体的变形破裂特征_沈军辉
第22卷 第12期岩石力学与工程学报 22(12)：2028～20312003年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec ，20032001年11月20日收到初稿，2002年3月25日收到修改稿。
* 国家自然科学青年基金项目(49602040)及国家电力公司九五攻关项目(SPKJ006-02-04)资助。
作者 沈军辉 简介：男，37岁，1988年本科毕业于成都地质学院，2000年于成都理工大学地质工程专业获博士学位，2003年1月东南大学土木工程博士后工作站出站，现任副教授，主要从事水利水电工程地质、岩土工程、地下工程、地质灾害的勘察与防治等方面的工作。
E-mail ：jhshen2001@ 。
卸荷岩体的变形破裂特征＊沈军辉1 王兰生1 王青海1 徐 进2 蒋永生3 孙宝俊3(1成都理工大学环境与土木工程学院 成都 610059) (2四川大学水利水电工程学院 成都 610064) (3东南大学土木工程学院 南京 210096)摘要 在岩石试件卸荷试验的基础上，结合大型开挖工程，研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。
研究表明，岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为特征，并存有张剪性和剪性破裂；卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外，其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制，比岩石更易发生变形与破坏，特别是其破裂体系，很大程度上受岩体结构的控制。
关键词 岩石力学，卸荷岩体，卸荷试验，变形破裂特征分类号 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-2028-04DEFORMATION AND FRACTURE FEATURESOF UNLOADED ROCK MASSShen Junhui 1，Wang Langsheng 1，Wang Qinghai 1，Xu Jin 2，Jiang Yongsheng 3，Sun Baojun 3(1College of Environment and Civil Engineering ，Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059 China )(2School of Hydraulics and Electric Power ，Sichuan University ， Chengdu 610064 China )(3Civil Engineering College ，Southeast University ， Nanjing 210096 China )Abstract On the basis of unloading tests of rock sample ，the deformation and fracture features of unloaded rock mass are studied in conjunction with fracture systems of some large excavation project. Research shows that the deformation of unloaded rock is of intense dilatancy in unloading direction ，the fracture is characterized by tensile one ，and there are tensile-shear fractures and shear fractures. The deformation and fracture feature of unloaded rock mass is dominated by the rock mass structure ，and deformation and failure in unloaded rock is prone to take place compared with those in rock. Especially ，the fracture system ，is controlled by the rock mass structure. Key words rock mechanics ，unloaded rock mass ，unloading tests ，deformation and fracture feature1 前 言开展岩体卸荷破坏机制的研究，不但对于揭示卸荷岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。
岩体卸荷力学
岩体卸荷力学
岩体卸荷力学又称为岩体解体力学或岩体失稳力学，是研究岩体从承受荷载状态向无荷载状态转化过程中的力学行为的学科。
岩体卸荷力学主要研究岩体在卸荷过程中的变形、破裂和失稳等现象，以及影响这些现象的各种因素。
岩体卸荷力学的研究对象是岩体内部的裂隙和裂缝系统。
在岩石内部存在着各种不同尺度的裂隙和裂缝，这些裂隙和裂缝的形成和发展对岩体的力学性质和稳定性有着重要的影响。
岩体在荷载作用下会发生变形和破裂，而在卸荷过程中，这些变形和破裂的特点和机制则是岩体卸荷力学研究的核心内容。
岩体卸荷力学的研究方法包括现场观测、室内试验和数值模拟等。
现场观测是通过对实际岩体的变形和破裂现象进行直接观察和记录来获得数据和信息的方法。
室内试验是在实验室中对岩体进行加载和卸载试验，通过测量岩体的力学性能参数来研究岩体的卸荷过程。
数值模拟是利用计算机模拟岩体卸荷过程的力学行为，通过数值计算和模拟得到岩体的变形和破裂等信息。
岩体卸荷力学的研究成果对预测和评估岩体的稳定性和安全性具有重要的意义。
研究人员可以通过对岩体内部裂隙和裂缝的分布和演化进行分析，了解岩体在卸荷过程中的变形和破裂机制，从而为岩体工程设计、岩体监测和岩体灾害预防等提供科学依据。
真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究
真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究一、本文概述本文旨在深入研究真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性及其诱发的岩爆机理。
随着地下工程向深部发展，深部岩体的力学行为及其稳定性问题日益突出。
岩爆作为一种常见的深部岩体动力灾害，对地下工程的安全性和稳定性构成了严重威胁。
因此，揭示真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性和岩爆机理，对于预防和控制岩爆灾害具有重要的理论意义和实践价值。
本文首先回顾了国内外关于深部岩体破裂特性和岩爆机理的研究现状，指出了现有研究的不足和需要进一步深入探索的问题。
在此基础上，通过理论分析、实验室试验和数值模拟等多种方法，系统地研究了真三轴卸载条件下深部岩体的应力-应变关系、破裂模式、能量演化规律等关键科学问题。
本文的主要研究内容包括：1）建立真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性的理论分析框架；2）开展真三轴卸载试验，揭示深部岩体在不同卸载路径下的破裂模式和能量演化规律；3）利用数值模拟方法，分析深部岩体在真三轴卸载过程中的应力分布、位移场和能量场的变化特征；4）结合理论分析和数值模拟结果，探讨真三轴卸载条件下诱发岩爆的机理和影响因素。
本文的研究成果不仅有助于深化对深部岩体破裂特性和岩爆机理的认识，也为地下工程的安全设计和灾害防控提供了重要的理论依据和技术支持。
二、真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性研究在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性是一个复杂且关键的问题。
为了深入了解这一过程，本研究采用了一系列先进的实验方法和数值模拟技术，对岩体的应力-应变行为、破裂模式以及能量演化等方面进行了详细的分析。
通过真三轴实验设备对深部岩体进行卸载模拟。
实验过程中，我们精确控制了卸载速率和卸载路径，以模拟实际工程中的卸载过程。
同时，利用高分辨率的摄像头和位移传感器，实时记录了岩体表面的裂缝扩展和变形情况。
实验结果表明，在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性呈现出明显的非线性特征。
随着卸载的进行，岩体内的应力场和应变场发生重分布，导致岩体逐渐产生裂缝。
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言岩体破坏是地质工程中常见的问题，对人类生产生活有着深远的影响。
瞬时卸荷是岩体破坏的重要诱因之一，其破坏特征及机理的研究对于地质工程的安全和稳定具有重要意义。
本文通过数值模拟方法，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究，以期为岩体工程的设计和施工提供理论依据。
二、研究背景及意义随着人类对自然资源的开发利用，岩体工程的建设日益增多，岩体破坏问题也日益突出。
瞬时卸荷是岩体破坏的重要原因之一，其破坏特征及机理的研究对于地质工程的安全和稳定具有重要意义。
因此，本文通过数值模拟方法，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究，不仅可以丰富岩体力学理论，还可以为岩体工程的设计和施工提供理论依据，具有重要的理论和实践意义。
三、研究方法及模型建立本文采用数值模拟方法，建立瞬时卸荷岩体破坏的有限元模型。
首先，根据实际工程情况，确定模型尺寸、材料参数等；其次，根据瞬时卸荷的特点，设置合理的边界条件和加载方式；最后，通过有限元软件进行数值模拟，分析岩体的破坏特征及机理。
四、瞬时卸荷岩体破坏特征分析1. 破坏形态分析通过对数值模拟结果的分析，发现瞬时卸荷岩体的破坏形态主要表现为拉伸裂缝和剪切滑移。
在拉伸作用下，岩体内部出现裂纹并扩展，最终导致岩体的整体失稳；在剪切作用下，岩体沿某一软弱面发生滑移，导致岩体的局部失稳。
2. 破坏过程分析瞬时卸荷岩体的破坏过程可分为三个阶段：初始阶段、发展阶段和失稳阶段。
在初始阶段，岩体内部出现微裂纹；随着荷载的增加，微裂纹逐渐扩展并相互贯通，进入发展阶段；当荷载达到一定值时，岩体发生失稳破坏。
五、瞬时卸荷岩体破坏机理分析通过对数值模拟结果的分析，发现瞬时卸荷岩体的破坏机理主要包括拉伸破坏和剪切破坏。
在拉伸作用下，岩体内部承受的拉应力超过其抗拉强度，导致裂纹的产生和扩展；在剪切作用下，岩体沿某一软弱面发生滑移，导致剪切带的形成和发展。
此外，瞬时卸荷还会引起岩体的应力重分布和能量积累，进一步促进岩体的破坏。
《2024年瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》范文
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言随着地球科学的不断发展和进步，岩体破坏问题成为了研究的重要课题之一。
其中，瞬时卸荷岩体破坏是一种常见的地质灾害现象，对于此类现象的研究不仅有助于揭示岩体破坏的内在机制，还可以为地质灾害的预测和防治提供理论依据。
本文将通过数值模拟的方法，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究。
二、研究背景及意义瞬时卸荷岩体破坏是指岩体在受到外部因素（如地震、降雨、地下水位变化等）的瞬间作用下，发生的迅速破裂和变形过程。
该过程涉及多种复杂的地质条件和力学机制，其研究具有重要的理论意义和实践价值。
一方面，深入理解瞬时卸荷岩体破坏特征及机理有助于丰富和完善地球科学、地质工程等领域的基础理论；另一方面，研究成果可为实际工程中岩体的稳定性和安全性评价提供依据，对地质灾害的预测和防治具有重要意义。
三、研究方法本文采用数值模拟的方法，利用有限元分析软件对瞬时卸荷岩体破坏过程进行模拟。
具体方法包括：1. 确定模拟范围和岩体性质，包括材料模型、物理参数等；2. 建立数值模型，设置初始应力场和边界条件；3. 模拟瞬时卸荷过程，包括施加外部荷载、改变边界条件等；4. 观察和分析模拟结果，提取岩体破坏特征及机理。
四、瞬时卸荷岩体破坏特征根据数值模拟结果，瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 破裂形态：岩体在瞬时卸荷作用下发生破裂，破裂形态多样，包括张性破裂、剪切破裂等；2. 变形特征：岩体在破裂过程中发生显著的变形，包括拉伸变形、剪切变形等；3. 能量变化：瞬时卸荷过程中，岩体内部能量发生显著变化，包括弹性势能和损伤能的转化和释放；4. 影响因素：岩体的破坏程度受多种因素影响，如岩体性质、外部荷载、边界条件等。
五、瞬时卸荷岩体破坏机理根据数值模拟结果和前人研究成果，瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力重分布：瞬时卸荷导致岩体内应力重分布，局部区域出现高应力集中；2. 裂纹扩展：高应力集中区域易发生裂纹扩展，裂纹扩展过程中吸收能量并导致岩体破裂；3. 能量转化与释放：岩体在破裂过程中发生能量转化和释放，包括弹性势能转化为热能等；4. 多种因素共同作用：瞬时卸荷岩体破坏是多种因素共同作用的结果，包括岩体性质、外部荷载、边界条件等。
岩石卸荷破坏特征与岩爆效应
山地研究(SHA N DI Y AN JIU)=M O U N T A IN RESEA RCH,1998,16(4):281～285 岩石卸荷破坏特征与岩爆效应王贤能 黄润秋(成都理工学院工程地质研究所 成都 610059) 提 要 岩爆是在地下洞室开挖卸荷过程中发生的,岩爆特征与岩石卸荷破坏特征密切相关.本文设计了模拟洞室开挖过程的三轴卸荷实验,探讨了岩石在不同卸荷速率条件下的变形破坏特征及其岩爆效应.关键词 三轴卸荷实验 卸荷速率 岩爆效应卸荷变形破坏现象在自然界中广泛存在.在岩质边坡中,卸荷将引起临空面附近岩体内部应力重分布、造成局部应力集中效应,并且在卸荷回弹变形过程中,还会因差异回弹而在岩体中形成一个被约束的残余应力体系.岩体在卸荷过程中的变形与破坏正是由这种应力变化引起的.在张应力集中带发展成拉裂面;在平行于临空面的压应力集中带处发展而成平行于临空面的压致拉裂面或剪切破裂面[1].卸荷回弹同样可以在岩体中形成残余剪应力,并导致剪切破裂.高地应力区钻进过程中所见到的岩芯饼裂的形成就是这种机制.我国长江葛洲坝大型机窠开挖过程中所观测到的沿平缓软弱夹层发生的向临空方向的剪切滑移,就是一种非常典型的差异卸荷回弹现象[1].王兰生教授提出的“浅生时效构造”,也是一种与卸荷有直接关系的新概念[2].孔德坊教授在研究成都粘土中的裂隙成因时,认为卸荷作用是产生这种裂隙的根本原因[3].处在高地应力地区的地下工程开挖过程中发生的岩爆,也是一种典型的卸荷破坏现象.过去对岩爆的岩石力学试验研究一般都采用加荷试验方式,这与岩爆发生时的应力过程并不吻合,只有采用卸荷试验方式才符合实际.由于试验条件限制和工程问题的复杂性,卸荷试验的实现比较困难.近十余年来,随着岩石力学的深入发展和工程实际的需要,我国逐步开展了岩体卸荷试验研究工作[4].本文选取西(安)(安)康铁路秦岭深埋隧道的混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩、攀枝花石灰矿的灰岩,探讨了岩石在两种卸荷速率条件下的变形破坏特征以及与岩爆的关系.1 模拟硐室开挖卸荷过程的三轴试验设计地下硐室在开挖过程中,围岩应力发生重分布.径向应力( r)随着向自由表面接近逐渐减小至洞壁处变为零;而切向应力( )的变化有不同的情况,在一些部位越接近自由表面切向应力越大,并于洞壁处达到最高值(即产生压应力集中现象),在另一些部位,越接近自由表面切向应力越小,有时在洞壁处甚至出现拉应力(即产生拉应力集中现象).由此看来,地下硐室的开挖在围岩中引起强烈的应力分异现象,使围岩应力差越接近自由 *国家杰出青年科学基金(编号49525204)和教育部跨世纪优秀人才计划基金资助研究.收稿日期:1998-03-15,改回日期:1998-03-29.表面越大,至洞壁处达最大值,所以,围岩的破坏必将从硐室周边开始.假定围岩径向应力 r 为最小主应力 3,切向应力 为最大主应力 1,则在硐室开挖卸荷过程中,最小主应力 3一直减小;最大主应力 1的变化有三种情况,可能增大,可能减小,也可能不变.相比之下,当最大应力 1增大,而最小应力 3减小时,其应力差( 1- 3)最容易达到岩体的破坏极限状态.基于此,这里将模拟岩体在这类应力路径下的卸荷破坏特征.本次试验是在成都理工学院地质灾害防治与地质环境保护国家专业试验室M TS 岩石试验机上完成的.试验中选取两种卸荷控制方式:位移控制(LVDT 控制)和荷载控制(FORCE 控制).位移控制(LV DT 控制)方式的过程是:对岩样称施加静水压力,然后使轴压略微升高(视岩石的强度而定);保持试验系统(由岩样和两端压头组成)的轴向位移不变(即LVDT 控制),逐渐卸除围压,直至破坏.其典型的应力路径如图1所示.图中,S 点为静水压力状态,SU 为加荷阶段;U 点为卸荷开始点,UF 段为卸荷阶段;F 点为卸荷破坏点.图1 L V DT 控制方式的应力路径Fig.1 Stress path of LVDT control typefor un load ing p roces s 图2 F O RCE 控制方式的应力路径Fig.2 Stres s path of FORCE control type for unloading process荷载控制(FORCE 控制)方式的过程是:对岩样先施加静水压力,然后使轴压略微升高(视岩石的强度而定);保持试验系统的荷载不变(即FORCE 控制),逐渐卸除围压,直至破坏.其典型的应力路径如图2所示.图中,S ′点为静水压力状态,S ′U ′为加荷阶段;U ′点为卸荷开始点,U ′F ′段为卸荷阶段;F ′点为卸荷破坏点.两种卸荷方式的应力路径很相似,不同之处在于卸荷过程中围压 3的减少量 3与轴压 3的增加量 1的比率不同.位移控制(LVDT 控制)方式的比值 3/ 1为1.13,荷载控制(FORCE 控制)方式的 3/ 1为0.14,即位移控制方式的卸荷速率比荷载控制方式的卸荷速率快.2 岩石的卸荷过程中的变形破坏特征本次试验选取以下三种岩石:秦岭隧道工程的混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩和攀枝花石灰矿的石灰岩.其中秦岭隧道混合花岗岩取自隧道进口端曾经发生过岩爆位置的岩石.为便于对比,每种岩石分别做了加荷试验.试验结果如图3～5和表1所示.图4为位移控制(LVDT 控制)方式卸荷试验曲线,图5为荷载控制(FORCE 控制)方式卸荷试验曲线.从图3中可以看出,岩石在位移控制(LVDT 控制)方式下卸荷,其加荷段与卸荷段的变形特征明显不同(图中U 点为卸荷开始点).加荷段的斜率明显比卸荷段的斜率大,282山 地 研 究16卷(1)灰岩(2)混合花岗岩(3)含绿色矿物混合花岗岩图3 岩石加荷试验曲线Fig.3 The strain-stress cur ves of rock s am ple under loading cond itios即岩石在加荷过程中的弹性模量比卸荷过程的弹性模量大(如表1所示).攀矿石灰岩加荷段的弹性模量为41.63GPa ,而卸荷段的弹性模量为40.73GPa.与加荷试验相比,位移控制(LVDT 控制)方式下岩石卸荷破坏时的应力差明显减小(如表1所示).攀矿石灰岩加荷试验破坏时的应力差为251.M Pa,而卸荷破坏时的应力差为115.62M Pa;秦岭隧道混合花岗岩加荷试验破坏时的应力差为273.87M Pa ,而卸荷破坏时的应力差155.57M Pa .这说明,岩石在卸荷过程中其强度明显降低.图3岩石加荷试验曲线与5卸荷试验曲线(荷载控制)相比,同类岩石在卸荷过程中的变形量增大,弹性模量降低(如表1所示).秦岭隧道混合花岗岩卸荷弹性模量为44.88GPa(图5a 所示),而相应的加荷弹性模量为53.48GPa.(a )石灰岩;(b )混合花岗岩;(c)含绿色矿物混合花岗岩图4 岩石卸荷试验曲线(L V DT 控制)Fig.4 T est curves of rock sample under u nload ingcondition controlled by L VDT type (a )石灰岩( 1=30.53M Pa , 3=30M Pa ),(b )石灰岩( 1=38.98M Pa, 3=30M Pa),(c)混合花岗岩图5 岩石卸荷试验曲线(F ORCE 控制)Fig.5 T es t cu rves of rock sample un der unloading con dition con tr olled by FORCE type从表1可以看出,岩石卸荷速度越快,其强度越低.位移控制(LVDT 控制)方式围压减小量与轴压增加量的比值为1.13,而荷载控制(FORCE 控制)方式围压减小量与轴压增加量的比值仅为0.14,因此,位移控制卸荷方式下岩石的强度将比荷载控制卸荷方式下岩石的强度低.攀矿石灰岩,位移控制方式卸荷破坏时的应力差为115.62M Pa(破坏时的围压为2.43M Pa ),而荷载控制方式卸荷破坏时的应力差为214.40M Pa (破坏时的围压为9.90M Pa )。
卸荷作用下岩体变形破坏影响因素
卸荷作用下岩体变形破坏影响因素
卸荷作用下岩体变形破坏影响因素
通过对岩体在卸荷前后的研究,分析了工程中边坡卸荷岩体破坏变形的影响因素,其中的关键因素包括岩体弱面结构构造和分布形式以及地下பைடு நூலகம்赋存条件等.并在此基础上,探讨了卸荷岩体的破坏机理.
作 者：孙洋 作者单位：中国地质大学(武汉)工程学院,湖北,武汉,430074 刊 名：中国水运（下半月） 英文刊名：CHINA WATER TRANSPORT 年，卷(期)：2009 09(8) 分类号：P642.3 关键词：卸荷岩体 抗拉强度 各向异性 渗流
川西某崩塌成因机制分析
川西某崩塌成因机制分析摘要：本文通过现场调查、钻探揭露以及群众走访，查明了崩塌发育的地质背景、基本形态、规模、物质组成及变形破坏特征，在此基础上分析了崩塌的成因机理。
研究表明，崩塌形成原因地形坡度陡、高差较大，受构造、风化卸荷作用的强烈影响，基岩节理裂隙较发育；影响因素主要有地震、降水风化作用。
关键词：岩质崩塌；变形破坏；发展趋势0 引言崩塌是一种常见的地质灾害，在全球范围内广泛发育[1-2]，给人类的生活生产带来一定的隐患，严重危害人民群众的生命财产安全[3-4]。
该崩塌位于茂县石鼓乡梨园村境内，G213公路左侧边坡，岷江右岸，常有掉块、飞石等现象，对公路施工及运营的安全造成严重影响。
因此，为了避免不必要的损失，本文拟对该崩塌的成因机制进行分析，并在此基础上探讨其稳定性。
1地质环境背景研究区地处松潘－甘孜褶皱系的巴颜喀拉冒地槽褶皱带内、南接后龙门山冒地槽褶皱带，北邻扬子准地台的摩天岭台隆，东靠龙门山台缘褶皱带，属于构造侵蚀地貌。
勘察区边坡整体高陡，坡脚高程1865m，坡顶高程1830m，最大高差约35m。
边坡整体较陡，约70~80°，边坡上部基岩裸露，岩体风化，岩性主要以变质砂岩为主。
图1 边坡全貌照崩塌区主要出露地层勘察区主要出露的地层以志留系茂县群第四组（Smx4）变质砂岩为主，局部为第四系全新统崩坡堆积体(Q4c+dl)。
钻孔揭露基岩强风化厚度为0.7～1.1m，强风化岩体破碎，岩芯呈碎块状。
对崩塌有影响的断层主要为：茂汶断裂带，该断裂位于崩塌北东侧约0.9km。
茂汶断裂：位于绵虒～茂汶县以东，沿牟托～十里铺复背斜北侧一支走向约北东40°，倾向315°～330°，倾角70°～80°，上盘（北西盘）为寒武系～志留系茂县群，下盘（南东盘）为上震旦统灯影组～泥盆系月里寨群及晋宁～澄江期牟托花岗岩体，断层破碎带宽20m，仍具压扭性质；在汶川附近和茂县附近多分叉闭合现象，表现为夹许多透镜状断块的复杂断裂带，剖面上表现为迭瓦状的冲断带。
卸荷倾倒变形体成因机制及稳定性问题分析与评价-论文
ｇ ｏ ｌ ｉ ａ ０ １ ４ ０ １ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆＩ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ￣Ｕ ｎ ｉ － ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ￣ ｇ ｙ ，Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ
２ ０ １ ４ 年第 ２ 期
西部探矿工程
ｌ
・
岩土工程 ・
卸荷倾倒变形体 成 因机 制及稳定性 问题分析 与评价
张仲靓
（ 新疆水利水 电勘测设计研究院 ， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ９ １ ）
摘 要： 倾 倒 变形 是指 陡倾 层状 岩体 分 布 于纵 向谷 ， 在 重 力作 用 下向谷 侧反 倾 ， 并形 成倾 向谷侧 的拉
２ ０ 。 Ｎ ｗ ６ ５ 。 ～７ ５ 。 。根据钻孔揭露 ， 边坡岩体 中不存在 地 下水 ， 地 下水 位埋 深基 本 与河水 位 相平 。
２ 岩体 卸 荷倾 倒变 形成 因机制及 边 坡破 坏模 式
倾坡 内， 顺层结构面发育 ， 十分利于岩体 向临空面松弛 和卸荷倾倒 变形 ， 在持续 卸荷变形和重力作用下岩体 进一步产生倾倒变形。
右岸边坡天然 情况下处于整体稳定状态 ， 在卸荷 作用和风化作用下 ， 仅存在规模不大的崩塌现象 。由
碎石土及风化强烈岩体 ， 其承载力满足基础要求。 （ ２ ） 表部厚 １ ５ ￣２ ３ ｍ的强卸荷倾倒变形岩体结构
（ 下转 第 ７ 页）
于岩体强烈卸荷和倾倒变形 ， 边坡岩体完整性差。 根据 目前勘探 成果 ， 提 出右岸卸荷倾倒变形 问题
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》范文
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言在地质工程和岩土工程领域，瞬时卸荷岩体破坏是一个重要的研究课题。
瞬时卸荷通常指在短时间内，岩体承受的荷载迅速减少或消失的情况，这种情况下，岩体的应力分布会发生变化，从而可能引发岩体的破坏。
本文通过数值研究方法，探讨瞬时卸荷岩体破坏的特征及机理，为工程实践提供理论依据。
二、研究背景及意义随着人类对自然资源的开发利用，岩土工程领域面临着越来越多的挑战。
瞬时卸荷现象在矿山开采、隧道掘进、边坡工程等工程实践中经常出现，对工程安全构成严重威胁。
因此，研究瞬时卸荷岩体破坏特征及机理，对于预防和减少地质灾害、保障工程安全具有重要意义。
三、数值研究方法本文采用有限元分析方法，结合岩体力学、弹塑性力学等理论，对瞬时卸荷岩体破坏进行数值模拟。
通过建立合理的数值模型，设置合理的边界条件和材料参数，模拟岩体在瞬时卸荷过程中的应力分布、变形和破坏过程。
四、瞬时卸荷岩体破坏特征通过数值模拟，我们发现瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 应力重分布：在瞬时卸荷过程中，岩体内部的应力会重新分布，形成新的应力场。
新的应力场分布与原始应力场存在较大差异，对岩体的稳定性产生重要影响。
2. 变形特征：随着应力的重分布，岩体会发生明显的变形。
变形过程中，岩体内部会出现裂缝、滑移等现象，导致岩体的完整性受到破坏。
3. 破坏模式：瞬时卸荷岩体破坏的模式多种多样，包括剪切破坏、拉伸破坏、弯曲破坏等。
不同模式的破坏对岩体的稳定性和工程安全产生不同的影响。
五、瞬时卸荷岩体破坏机理瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力集中：在瞬时卸荷过程中，岩体内部可能出现应力集中现象。
当应力超过岩体的承载能力时，就会导致岩体的破坏。
2. 能量积累与释放：在瞬时卸荷过程中，岩体会积累大量的能量。
当能量达到一定程度时，会以破坏的形式释放出来，导致岩体的破坏。
3. 岩石材料性质：岩石的力学性质、结构特征等因素也会影响岩体的破坏过程和机理。
围压卸荷诱发岩石破坏机理研究
围压卸荷诱发岩石破坏机理研究
岩爆作为一种机理十分复杂及其影响因素的千变万化的自然灾害,由于其复杂性,给传统的岩爆分析和施工设计带来了极大的困难。
但岩爆作为一种失稳破坏现象,尽管其发生过程短暂,但仍然经历了
孕育、发生和发展这一岩石破裂所具有的共同特征。
因此,研究岩爆的发生过程将为岩爆预测、预报提供理论依据。
卸荷岩爆研究从提出至今尽管经历的时间不长,但是在国内外岩石力学界也引起了广泛的关注。
经过现场观测和研究发现,在岩质边坡和质地较硬的岩体中,
卸荷将引起临空面附近岩石内部应力重新分布、造成局部应力集中效应,并且在卸荷回弹变形过程中,还会因差异回弹而在岩体中形成一
个被约束的残余应力体系。
过去对岩爆的岩石力学试验研究一般都采用加荷试验的方式,这与岩爆发生时的应力过程是不吻合的,只有采
用卸荷试验方式才符合实际。
本论文的的主要工作如下: 1.对同一物理参数矿柱模型在三种不同围压卸荷状态下的破坏过程进行数
值试验研究。
主要包括一次围压卸荷和逐步围压卸荷,并与常围压下矿柱模型进行比较。
从矿柱模型的破坏模式特点、应力应变曲线或者应力加载步曲线的变化特征,分析卸荷作用对矿柱破坏的影响。
2.在不同轴向应力条件下,对同一物理参数岩体模型实施开挖,形成具
有不同内部应力环境的模拟巷道。
观察由于开挖卸荷作用对在具有不同内部应力的岩体中所形成的模型巷道变形破坏形式的影响。
并从破坏模式、巷道周边应力变化和岩体内部应力变化特征方面分析开挖卸荷作用对巷道破坏的影响机理。
卸荷条件下锚杆对岩体变形参数的影响
E
/ GPa 10. 12 10. 12 10. 19 10. 22 10. 36 10. 37 10. 37
- 1. 88 E - 07 5. 3 E - 8 - 1. 88 E - 07 5. 3 E - 8 - 1. 87 E - 07 5. 2 E - 8 - 1. 87 E - 07 5. 0 E - 8 - 1. 86 E - 07 4. 4 E - 8 - 1. 85 E - 07 4. 6 E - 8 - 1. 85 E - 07 4. 7 E - 8
Δ ε 1 Δ σ ν ( Δ σ σ = 3 2 +Δ 1)
( 3) ( 4)
侧施加法向均布拉应力 2 k Pa. 灰岩和结构面按弹塑性介质来考虑 ,锚杆按弹性 介质来考虑且对锚杆不施加预应力 . 在 ADINA 里建二维模型如图 3 所示 ,利用公式 ( 2) ～ ( 4) ,可得该模型的宏观力学参数 ,如表 2 所示 .
( 1)
ε 平面应变状态下 Δ 3 = 0 , 利用有限元方法计算在应 σ Δ σ ε Δ ε 力增量 Δ 1 、 2 的作用下岩体的 Δ 1 、 2. Δ ε Δ ε Δl1 为在 Δ ε 1 =Δl1 / l , 2 =Δl2 / l , 1 方向上岩体 ε 的变形量 ,单位为 m ;Δ 2 为在 方向上岩体的变形量 , 单位为 m. 在 ADINA 软件的后处理中可以查出在受 ε ε 力情况下岩体在 Δ 1 方向和 Δ 2 方向上的变形量 . l 为岩体模型各个变形量方向上模型的边长 ,单位为 m. σ Δ σ Δ ε Δ ε 将Δ 1 、 2 、 1 、 2 代入式 ( 1 ) 可求得未知量 ν为 E、
图7 岩体加锚杆的泊松比ν比无锚岩体 泊松比ν的减少量百分比
530
岩质边坡有哪些变形和破坏特征？
岩质边坡有哪些变形和破坏特征？
岩质边坡中未出现贯通性破裂面之前，坡体的变化特征属变形持征；出现贯通性破裂面后的坡体特征属破坏特征。
其发展过程是：坡面及附近岩体松动（又称松弛张裂）岩体蠕动加速蠕动破坏。
其中，前三步的特征均属变形特征，最后一步的特征才是破坏特征。
1．变形持征
在边坡形成的韧始阶段，由于卸荷作用，岩体内的应力重新分布，使边坡表面及其附近岩体发生松动，形成表面张开裂隙，包括：回弹裂隙，坡面、坡项张裂带裂隙，坡脚应力集中带的张开裂隙。
岩坡发生松动后，降低了岩体的强度，在外力（主要是自重）作用下，岩体向自由面方向缓慢变形，称之为岩坡的蠕动。
如果坡体中的应力小于岩体的长期强度，坡体的蠕动逐渐减速，最后趋于稳定；反之，坡体蠕动加速，最终导致破坏。
2．破坏特征
由于边坡的破坏有各种各样的原因，而产生破坏后的形态和作用也极不一致，因而岩坡破坏形式的分类也是各种各样的。
从破坏的力学特征看，将常见的边坡破坏形式分为岩石崩塌、平移滑动、旋转滑动、岩块流动和岩层曲折五类。
峰前卸荷大理岩变形演化规律及破坏耗能特征
第45卷增1煤炭学报Vol．45Supp．12020年6月JOUＲNAL OF CHINA COAL SOCIETYJune2020移动阅读朱子涵，蔚立元，李景龙，等．峰前卸荷大理岩变形演化规律及破坏耗能特征［J ］．煤炭学报，2020，45（S1）：181－190．doi ：10．13225/j．cnki．jccs．SJ20．0122ZHU Zihan ，YU Liyuan ，LI Jinglong ，et al．Deformation evolution and dissipated energy characteristicsof marble under pre-peak unloading conditions ［J ］．Journal of China Coal Society ，2020，45（S1）：181－190．doi ：10．13225/j．cnki．jccs．SJ20．0122峰前卸荷大理岩变形演化规律及破坏耗能特征"朱子涵1，蔚立元1，李景龙2，孟庆彬1，隋斌2，张站群1（1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221116；2.山东大学土建与水利学院，山东济南250061）摘要：变形是岩石卸荷破坏过程中的重要特征，岩石中积聚能量的耗散则是卸荷破坏的本质。
利用MTS 815.3岩石力学试验系统探究大理岩在峰前卸荷条件下的变形演化规律及破坏耗能特征，主要考虑了应力路径、卸荷速率和卸荷点等因素的影响。
结果表明：围压卸至0处体积应变为正时，可制备卸荷损伤破裂岩样，体积应变在卸荷过程中分为3个阶段：稳定阶段、缓慢减小阶段和显著扩容阶段；卸荷过程中，剪胀角与卸荷点呈正相关；变形模量（或广义泊松比）先缓慢减小（增加），随后快速降低（增加），卸荷点越大变形模量（或广义泊松比）转折点处对应的围压越大，卸荷路径对变形模量和广义泊松比影响较小；耗散能与卸荷点呈正相关，升轴压卸围压耗散能＞恒轴压卸围压＞卸轴压卸围压；不同卸荷路径下吸收能和耗散能随卸荷速率的增加差值逐渐减小，趋于稳定的吸收能和耗散能大小约0.27MJ /m 3和0.16MJ /m 3；卸荷速率控制试样破坏形态，低卸荷速率下，破坏形态以张拉剪切为主，破坏试样表面张拉裂纹和环向裂纹显著；较高卸荷速率下，表面张拉裂纹减少，破坏形式主要为伴随岩块崩落的剪切破坏；卸荷路径和卸荷点对岩样的破坏程度起作用，其中升轴压破坏程度＞恒轴压＞卸轴压，且与卸荷点呈正相关。
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言在地质工程和岩土工程领域，瞬时卸荷岩体破坏是一个重要的研究课题。
本文通过数值方法对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究，以期为相关工程实践提供理论支持和指导。
首先，我们将对瞬时卸荷岩体破坏现象的背景进行介绍，阐述研究的意义和目的。
二、研究背景与意义瞬时卸荷岩体破坏是指在地下洞室、采矿场、隧道等工程中，由于外部荷载的突然卸载而导致的岩体破坏现象。
这种现象对工程安全构成严重威胁，因此研究其破坏特征及机理具有重要意义。
通过数值模拟方法，可以更直观地了解岩体破坏过程，为工程实践提供理论依据和指导。
三、研究方法与模型本研究采用数值模拟方法，建立瞬时卸荷岩体破坏的有限元模型。
模型中考虑了岩体的力学性质、边界条件、荷载等因素。
通过对比不同工况下的岩体破坏特征，分析其破坏机理。
同时，采用多种数值分析软件进行模拟，以保证结果的可靠性和准确性。
四、瞬时卸荷岩体破坏特征1. 宏观特征：瞬时卸荷岩体破坏表现为突发性、强烈性、多方向性等特点。
破坏过程中，岩体出现明显的裂隙、崩塌等现象。
2. 微观特征：通过扫描电镜等手段观察岩体破坏的微观特征，发现破坏过程中伴随着微裂纹的扩展、连通和贯通等现象。
这些微裂纹是导致岩体宏观破坏的根本原因。
五、瞬时卸荷岩体破坏机理根据数值模拟结果和岩体破坏特征分析，得出以下瞬时卸荷岩体破坏机理：1. 应力重分布：当外部荷载突然卸载时，岩体内部应力发生重新分布。
若此时存在局部应力集中区域，容易引发裂纹扩展和连通。
2. 裂纹扩展与贯通：在应力作用下，岩体内部裂纹逐渐扩展并贯通，形成宏观破坏面。
这些裂纹在岩体内相互交织，导致岩体整体性能降低。
3. 材料性质：岩体的力学性质（如强度、弹性模量等）对破坏过程具有重要影响。
不同性质的岩体在瞬时卸荷条件下表现出不同的破坏特征和机理。
六、结论与展望本研究通过数值方法对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行了深入研究，得出以下结论：1. 瞬时卸荷岩体破坏具有突发性、强烈性、多方向性等特点，表现为明显的裂隙和崩塌等现象。
浅析自然斜坡卸荷变形的影响因素
浅析自然斜坡卸荷变形的影响因素斜坡卸荷变形是自然界一种普遍存在的物理地质现象，卸荷作用使岩体强度降低，渗透性增大，并使各种风化营力易侵入坡体，直接影响坡体的稳定。
本文根据笔者在三峡、构皮滩等水利枢纽的工程实践，对自然斜坡卸荷变形的基本力学机理、影响因素及自然界中存在的几种主要的卸荷变形类型等方面进行了总结，并提出了强卸荷带的划分基本依据。
一、自然斜坡卸荷变形的基本力学机理自然斜坡卸荷变形是因侧向岩体的卸荷减载引起的，其变形主要由侧向地应力与岩体重力共同作用产生。
1. 侧向地应力作用与斜坡岩体应力状态的改变有关，当侧向临空锥解除之后，坡面岩体由原始的三维应力状态转变为二维应力状态，从而引起以下两方面的变形，一是产生于坡面附近的卸荷回弹变形，二是因斜坡内部应力调整引起的变形。
侧向地应力作用特点是时间短，在同一斜坡往往会多次出现，在斜坡的整个变形中具有“承前和把后”特点。
2. 岩体重力不仅可以以自重应力场的形式参与地应力的作用，而且对于岩体本身而言又可以单独产生作用，如坡面不稳定块体的破坏变形、上硬下软结构型斜坡的倾复变形、薄板状岩体的拉裂或溃屈变形、软弱岩质斜坡的沉陷变形等。
重力作用变形特点：（1）时效长，由于大多数岩石本身就是一种较好的塑性材料，且表部岩体在外营力的作用下会逐渐变软，因此这种变形往往具缓慢蠕变特点；（2）变形的形式多样，这主要取决于岩体结构本身，不同巖体结构的斜坡，其重力作用变形形式是不一样的；（3）不仅可以使原有的卸荷变形裂隙进一步发展，同时还会引起后缘部分岩体重新临空，使得后缘岩体中的侧向地应力又会产生作用，从而产生新的卸荷变形，形成卸荷～崩滑～再卸荷～再崩滑的循环破坏模式。
由此可见，斜坡卸荷带实际是指包含侧向地应力的卸荷回弹变形、坡体内部应力调整变形及岩体重力变形在内的整个变形带。
二、影响自然斜坡卸荷变形的几个主要因素影响自然斜坡卸荷变形的因素主要有：斜坡形态、地层岩性、地质构造以及侧向地应力大小等。
《2024年瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》范文
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言随着工程建设的快速发展，岩体工程中瞬时卸荷现象屡见不鲜，其导致的岩体破坏对工程安全构成严重威胁。
为了深入理解瞬时卸荷岩体破坏的特征及机理，本文采用数值方法对这一问题进行了系统研究。
二、研究背景及意义瞬时卸荷是指岩体在受到外部荷载作用后，由于某种原因（如支护失效、地下水变化等）导致荷载瞬间卸载的现象。
岩体在瞬时卸荷作用下的破坏具有突发性、不可预测性，对工程安全构成重大威胁。
因此，研究瞬时卸荷岩体破坏特征及机理，对于预防和减少岩体工程灾害，保障工程安全具有重要意义。
三、数值研究方法本研究采用有限元法进行数值模拟，通过建立岩体瞬时卸荷的物理模型，模拟岩体在瞬时卸荷作用下的应力应变过程，从而揭示其破坏特征及机理。
具体步骤如下：1. 建立岩体物理模型：根据实际工程情况，建立岩体模型，包括岩体的几何尺寸、边界条件、材料属性等。
2. 施加荷载：对模型施加外部荷载，模拟岩体在外部荷载作用下的应力状态。
3. 瞬时卸荷：在模型中设置瞬时卸荷的边界条件，模拟岩体在瞬时卸荷作用下的应力应变过程。
4. 数值分析：对模拟结果进行数值分析，包括应力分布、位移变化、破坏模式等。
四、破坏特征及机理通过对模拟结果的分析，我们得出以下结论：1. 破坏特征：在瞬时卸荷作用下，岩体表现出突然的、大面积的破坏特征，破坏模式主要为剪切破坏和拉裂破坏。
2. 机理分析：瞬时卸荷导致岩体内部应力重新分布，产生局部高应力区。
当高应力区的应力超过岩体的强度极限时，岩体发生破坏。
此外，岩体的破坏还与岩体的材料性质、结构特征、地质环境等因素有关。
五、影响因素分析除了瞬时卸荷本身，岩体的破坏还受到多种因素的影响。
通过数值模拟，我们发现以下因素对岩体破坏具有显著影响：1. 岩体材料性质：岩体的强度、弹性模量、泊松比等材料性质对破坏特征及机理具有重要影响。
2. 结构特征：岩体的节理、裂隙、断层等结构特征对破坏模式和范围具有重要影响。
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》
《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言岩体工程在各类基础设施建设和地质资源开发中具有极其重要的作用，其中，岩体的破坏现象往往与工程安全密切相关。
瞬时卸荷作为一种常见的地质现象，对岩体的破坏特征及机理进行研究具有非常重要的理论和现实意义。
本文以数值研究为方法，通过科学的数据分析手段，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入探讨。
二、研究背景及意义瞬时卸荷是指在某些自然或工程因素的作用下，岩体受到瞬间荷载释放或荷载消减的过程。
在这个过程中，岩体常常会展现出特定的破坏特征和机理。
对这些特征和机理的理解和掌握，对于预测和防止因岩体破坏引发的地质灾害和工程事故具有重要的理论和实践价值。
三、研究方法及数据来源本研究主要采用数值模拟的方法，结合实验室的岩石力学实验数据，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究。
数值模拟采用有限元法，通过建立岩体模型，模拟瞬时卸荷过程，观察和分析岩体的变形和破坏特征。
此外，本研究也结合了已有的地质观测数据和岩体工程案例数据，以提高研究的实用性和可靠性。
四、瞬时卸荷岩体破坏特征通过数值模拟和实验数据，我们发现瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 瞬时性：岩体在瞬间荷载释放或消减后，迅速发生变形和破坏。
2. 局部性：破坏往往发生在岩体的特定部位，如节理、断层等结构面附近。
3. 非均匀性：岩体的破坏形态具有明显的非均匀性，可能表现为拉裂、剪切等不同形式。
4. 复杂多变性：瞬时卸荷的破坏模式可能因岩石类型、结构面类型、卸荷速率等多种因素的不同而有所不同。
五、瞬时卸荷岩体破坏机理根据数值模拟和实验结果，我们认为瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力重分布：瞬时卸荷后，岩体内部应力重新分布，导致局部应力集中。
2. 结构面弱化：岩体的结构面如节理、断层等在瞬时卸荷过程中可能发生弱化，降低岩体的承载能力。
3. 能量累积与释放：岩体在瞬时卸荷过程中，积聚的能量在特定部位快速释放，导致岩体的破坏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第09卷 第8期 中 国 水 运 Vol.9 No.8 2009年 8月 China Water Transport August 2009收稿日期：2009-06-17作者简介：孙洋，中国地质大学（武汉）工程学院。
卸荷作用下岩体变形破坏影响因素孙 洋（中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074）摘 要：通过对岩体在卸荷前后的研究，分析了工程中边坡卸荷岩体破坏变形的影响因素，其中的关键因素包括岩体弱面结构构造和分布形式以及地下水赋存条件等。
并在此基础上，探讨了卸荷岩体的破坏机理。
关键词：卸荷岩体；抗拉强度；各向异性；渗流中图分类号：P642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）08-0182-02一、引言边坡稳定性问题在岩土工程施工中非常普遍。
在影响边坡稳定性的众多因素中，人工开挖引起的卸荷不容忽视。
作为常见的岩石高边坡动力学现象，边坡卸荷及其卸荷带破坏了岩体的完整性，降低了岩体质量，形成了风化、地下水等外动力作用的通道。
因此，研究卸荷作用下岩体的破坏机理，对岩石边坡稳定性及相关的岩土工程问题都有重要意义。
由于岩体是处于一定的地质环境、具有一定结构的地质体，其变形破坏规律有别于完整的岩石材料，其变形破坏过程不仅受控于岩石的性质及其赋存环境，也和岩体的结构密切相关，因此岩体卸荷破坏机制具有高度的复杂性。
十多年来，由于工程建设和岩石力学发展的需要，岩石卸荷试验研究在卸荷岩石的变形破裂特征、强度与应力路径的关系等方面取得了一些成果，这些为卸荷状态下岩体变形破裂性质的研究奠定了一定基础。
但是，现有研究大多局限于岩石，远不能满足岩体工程活动的需要。
为了弥补传统研究的上述不足，本文通过对岩体在卸荷前后的研究，分析了在工程实际中边坡卸荷岩体破坏变形的影响因素。
二、试验研究及分析对于岩体边坡，通过弹性有限单元法计算可知，边坡内的应力分布具有如下特征[1]：第一，边坡附近的最大主应力与坡面平行，最小主应力与坡面近于正交，并向坡体内逐渐恢复初始应力状态；第二，不同部位其应力状态不同；第三，坡面岩体处于双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态；第四，坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变为凹向坡面的弧线。
1．不同结构面方向下卸荷岩体与抗拉强度的关系 在开挖卸荷过程中，结构面对岩体变形破坏的影响很大。
对于具有不同结构面夹角的岩体试件（见图1），先将试件三轴卸荷至受拉破坏，从而得到不同结构面夹角条件下试件的抗拉强度与结构面方向的关系[2]（见图2）。
由图2和图3的岩体卸荷应力-应变关系曲线可知，卸荷岩体的抗拉强度随结构面方向的变化而变化。
夹角较小，抗拉强度较高。
随着夹角的增大， 抗拉强度明显降低。
当α= 90°时，抗拉强度为0. 3M Pa，仅为未设置结构面岩石抗拉强度的1/13。
这说明对于含有节理、裂隙的岩体，在卸荷作用下，其强度具有明显的各向异性。
如果岩体受压，抗压强度一般在10°<α<45°并且α<φ（φ为内摩擦角）时有影响。
从图2还可以看出，在0°~90°的区间内，α对抗拉强度都存在影响。
这说明夹角对抗拉强度的影响范围比对抗压强度大。
因此，受拉强度的各向异性十分敏感。
这是受拉与受压特性所不同的一点。
图1 试件设计图图2 卸荷作用下，结构面方向与抗拉强度关系 此外，根据李建林等的卸荷岩体的各向异性研究，与受压特性比较，由图4可知，当10°< α < 45°时，相对受压变形模量E i / E 0随夹角α的增加而直线降低；当α<10°，或α > 45°时，其影响可忽略不计，最大变形模量降至1/3。
从图4还可以看出，试验结果的影响范围为0°<α<90°。
因此，对于卸荷岩体的受拉特性来说，各向异性影响更为明显。
根据断裂力学理论[3]，由于卸荷而产生张力，当裂隙尖端的张力强度超过岩石的抗拉强度时，节理裂隙张裂扩展。
此时，裂隙间的摩擦系数大为减小。
根据莫尔库仑理论=c+tan τσϕ，可知因裂隙表面正应力σ减小，tan ϕ减小，造成岩石的抗剪强度大为降低。
此时，在潜在滑体自重应力及振动等附加应力作用下，岩体裂纹贯通而滑移，形成滑坡。
第8期 孙 洋：卸荷作用下岩体变形破坏影响因素 183图3 不同结构面方向的岩体卸荷应力-应变关系曲线图4 结构面方向与变形模量关系比较由线弹性断裂力学理论知，Ⅰ-Ⅱ复合型（即张剪型）裂缝端的应力强度因子，K Ⅰ和K Ⅱ并存。
K Ⅰ和K Ⅱ的组合情况随裂缝的长度、方位以及受力状态变化而变化。
经过对弱风化岩石及微新岩石进行的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试验，得到经验公式如下：弱风化岩石：IC I IC K K 2.12()1K K ∏+= （1） 微新岩石：I IC IC K K 1.89()1K K ∏+= （2） 上面两式左端小于、等于和大于1，分别对应裂缝稳定、临界状态和失稳扩展。
从（1）和（2）可以看出，于卸荷下岩体中出现了张剪复合型破坏特征，使得岩体出现失稳的可能性增加。
2．地下水对卸荷岩体的影响对于岩体与水的相互作用，国内外学者有很多观点。
如通过分析岩渗流场与变形场的力学耦合模型，仵彦卿提出了岩体水力学的观点[4]，认为在地质环境中，岩体、地下水的相互作用影响和改变着地质环境的状态。
在天然状态下，二者之间的相互作用可归纳为两方面：一是，地下水与岩体之间发生机械、物理或化学相互作用，使岩体和地下水的性质或状态不断发生变化；二是，地下水与岩体之间产生的力学相互作用，使双方的力学状态和力学特性不断改变。
地下水对岩体的力学作用，表现为岩体空隙中的静水压力和动力压力作用。
这两种力相互叠加，可能引起岩体劈裂扩展、剪切变形和位移，增加岩体中结构面的空隙度和连通性，从而增强了岩体的渗透性能。
岩体对地下水的作用，主要是通过岩体内的应力状态来改变岩体的结构特征，而岩体内的结构面是力学性能的薄弱部位，对应力状态改变特别敏感。
应力改变会引起岩体中节理裂隙张开度的改变，从而影响岩体的渗透性能。
许多土木工程均建立在岩体当中，对这些岩体的开挖卸荷将会导致岩体应力的重新分布，从而改变岩体存在的环境，环境的改变将会导致岩体的工程性质发生变化，如渗透性等。
许多开挖形成的边坡，如路堤等，特别是经历较长时间的干燥后，在暴雨后，极易发生滑坡。
其主要原因是由于暴雨改变了地下水位及其超孔隙水压力。
同时，在加载和卸荷条件下，虽然完整岩石的力学特征差别不大，但岩体工程的力学特征具有本质的区别，因为岩体赋存各类节理。
同时，由于渗流场对应力场的变化非常敏感，所以应力的轻微变化对于岩体的渗流场都有较大的影响。
特别是卸荷岩土工程，由于其力学特性与加载岩土工程有所不同，故对于卸荷岩土工程的设计、施工也应有不同的要求，以保证工程的安全性。
由于卸荷岩体的力学参数、本构关系及其计算方法均为卸荷条件，与加载岩体力学不同。
水在岩体裂隙中的流动，主要在裂隙中进行，而裂隙作为岩体的薄弱部分，对于岩体中应力变化情况极端敏感，裂隙的微小变化，将会使岩体的渗流情况发生很大的变化。
因此，对于卸荷岩土工程来说，如何认识卸荷应力场与渗流场的相互作用，相互影响的关系，对于正确评价岩土工程的安全性具有重大现实意义。
目前，岩体的渗流研究仍以加载岩石力学为主，但是不同的岩体工程有着不同的力学条件，相应的岩体力学性质也不同。
因此，对于在力学范畴上属于卸荷力学的工程，还沿用以前加载岩石力学的方法，对工程实际问题的解决难度很大，同时也可能带来巨大的工程损失。
此外，由于岩体的结构面是自身的，而地下水赋存于一定的地质环境中，研究有一定的难度。
四、结语本文分析了工程边坡卸荷过程中岩体破坏变形，总体来看，其过程具有以下几个特征。
（1）影响卸荷岩体变形破坏的因素很多，其中岩体的节理、裂隙等弱面的结构构造及分布形式以及地下水赋存条件是岩体在卸荷作用下变形破坏的关键因素。
（2）岩体卸荷时，结构面方向对卸荷特性有直接的影响。
不同的结构面夹角对卸荷应力-应变关系也有直接的影响。
这表明，结构面存在条件下，岩体各向异性明显。
（3）岩体卸荷至破坏时的抗拉强度，随着结构面夹角的增大而降低，抗拉强度随夹角的变化而变化。
因此，抗拉强度各向异性非常明显。
（4）岩体卸荷过程中，变形模量随结构面夹角变化。
当夹角α满足0°<α<90°时，受拉的变形模量随α的增加而减小，并且其变化比受压影响更为明显。
总之，无论是强度，还是变形，岩体卸荷的各向异性都非常明显。
（5）由于岩体及其卸荷破坏机制的复杂性，目前相关的研究尚处在起步阶段，一些基本问题尚未解决，特别是已有的卸荷岩体强度理论离工程应用也还有较大的距离。
而这些问题的解决，对岩体卸荷破裂机制研究和工程开挖过程中岩体的施工控制等，具有极为重要的意义。
参考文献[1] 刘佑荣，唐辉明.岩体力学[M].武汉：中国地质大学出版社，1999.[2] 李建林，孟庆义.卸荷岩体的各向异性研究[J].岩石力学与工程学报，2001，20（3）：933，043，143.[3] 张电吉.裂隙及卸荷对岩体边坡的影响[J].武汉化工学院学报，2002，24（1）：55~58.[4] 包太，刘新荣，朱可善等.裂隙岩体渗流场与卸荷应力场耦合作用[J].地下空间，2004，24（3）：386~390.。