岩体卸荷力学

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。

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。