第２５卷第１期，２０１２年１月 Ｖｏ１．２５Ｎｏ１，Ｊａｎ．２０１２ 宁波大学学报（理工版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＩＮＧＢＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＳＥＥ） 首届中国高校优秀科技期刊奖 浙江省优秀科技期刊一等奖
Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃ Ｎａｔｕｒｅ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ
ＱＩ Ｃｈｅｎｇ—ｚｈｉ ，ＷＡＮＧ Ｍｉｎｇ ｙａｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ－ｊ ｉｅ ，ＱＩＡＮ Ｑｉ—ｈｕ
（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＣｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣｏｐｓ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｓ，
ＰＬＡ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｐａｔｉａｌ ｓｃａｌｅｓ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｉｓ
ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｎ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃ ｎａｔｕｒｅ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ ｔｈｅ
江 西 煤 炭 科 技 2004年第4期 JIANGXICOALSCIENCE&TECHNOLOGY NO.4 2004
边坡岩体变形与破坏的初步分析
蓝 宇1,金晓东2
(1.广东大宝山铜业公司,广东韶关 512129;2.江西省矿山隧道建设总公司第二工程处,江西分宜 336600)摘 要:边坡岩体的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段。变形属于量变阶段,而破坏则是质变阶段,它们形成一个累进性变形破坏过程。
关键词:边坡岩体;卸荷回弹;蠕变变形
中图分类号:TD313+.4 文献标识码:B 文章编号:1006-2572(2004)04-0042-02
1 边坡岩体变形破坏的基本类型
1.1 边坡岩体变形的基本类型1.1.1 卸荷回弹
成坡前边坡岩体在天然应力作用下已凝结。成坡过程中,由于荷重不断减少,边坡岩体在减荷方面(临空面)必然产生伸长变形,这就是卸荷回弹。天然应力愈大,则朝减荷方向的回弹变形量愈大。若此变形超过了岩体的抗变形能力时,将会产生一系列的张性结构
面。如坡顶近于铅直的接裂面(图1a),坡底内与坡面近于平行的压致拉裂面(图1b),坡底近于水平的缓倾角拉裂面(图1c)等。另外,由层状岩体组成的边坡,由于各层岩石性质有差异,变形的程度不同。因此,会出现差异回弹破裂(差异变形引起的剪破裂)(图1b)等。但这
些变形多为局部变形,一般情况下不会引起边坡岩体的整体失稳。
(a)拉裂面 (b)压致拉裂面 (c)差异回弹拉裂面(d)差异回弹剪破裂面图1 与卸荷回弹有关的次生结构面示意图1.1.2 蠕变变形
边坡岩体中的应力对人类工程活动的有限时间来说,可以认为是保持不变的,在这种近似不变的应力作用下,边坡岩体的变形也将会随时间不断增加,这就是蠕变变形。当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时,则这种变形所引起的破坏是局部的。反之,这种变形将导致边坡岩体的整体失稳。边坡变形的影响范围是很大的,某些地区可达数百米深,数公里长。1.2 边坡破坏的基本类型1.2.1 破坏类型划分岩体边坡破坏类型的划分,可以以滑动面的形态、数目、结合特征及边坡破坏的力学机理为依据。因此,岩体边坡破坏可分为平面滑动、楔形状滑动、圆弧形滑动及倾倒破坏四类。其中平面滑动根据滑动面的数目划分出单平面滑动,双平面滑动与多平面滑动等亚类(见表1)。
深部岩体动力变形与破坏基本问题
李 杰１，２，王明洋 ，张 宁 ，范鹏贤
（１．中国人民解放军理工大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室，南京２１０００７ ２．南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４）
【摘要】深部岩体非线性力学行为是目前岩石力学界研究的重点和难点，研究的困难在于在很大的动力变形 与破坏情况下如何阐述岩体的性质。本文通过对深部围岩变形破坏机理、深部岩体动力破坏过程中的基本问 题（时间效应、断裂损伤描述等）以及深部岩体特征科学现象（分区破裂、岩爆理论）等方面的研究成果进行梳 理和总结，指出深部岩体力学问题是有效的四维空间问题，是在开挖寿命尺度上应力状态的演化，对深部围岩 变形破坏机理的研究必须要建立与时间、空间有关的岩石性质的概念。目前要揭示深部岩体卸荷状态下真实 的变形与破坏过程，必须继续在连续介质力学框架内研究基于微、细观物理力学的理论，在强度理论中引入时 间参数作为塑性流动和破坏过程的特征，并采用合理的手段描述岩体的断裂损伤，岩爆和分区破裂是一个科 学问题的两个现象，应当用统一的理论来解释和模拟，本文研究成果可为今后的研究工作指明方向。 【关键词】深部岩体；动力破坏；时间效应；断裂损伤；岩爆；分区破裂 【中图分类号】ＴＵ４５２【文献标识码】Ａ【文章编号】１００９一ｌ７４２（２Ｏ１３）Ｏ５—００７１—０９
１前言
随着经济与国防建设的发展，地下空间开发不 断走向深部，如深逾千米乃至数千米的矿山、大型
水电工程的引水隧道、核废料的深层地质处置、深
地下防护工程、石油战略储存工程等。伴随着工程 埋深的增加，出现了一些与浅部岩体显著不同的非
线性变形破坏现象，如分区破裂、岩爆、超低摩擦 等，对现有的岩石力学理论与实践提出了巨大的挑
战 ’＇ 。 深部岩体是长期赋存于高地应力环境中的地
质体，它过去的历史必将一直影响岩体现在和未来 的行为 。深部岩体非线性力学行为尽管已受到国
内外学者的广泛关注，但目前还远未得到解决。研 究的困难不仅在于如何确定深部岩体固有的非均
第２３卷第４期 ２００７年１２月 北京建筑工程学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ＶｏＩ．２３ ＮＯ．４ Ｄｅｃ．２００７
文章编号：１００４—６０１１（２００７）０４—０００１—０４
不同结构层次上岩体变形破坏的能量关系
戚承志， 赵宝庆， 罗 健
（北京建筑工程学院土木与交通工程学院，北京１０００４４）
摘要：岩体具有复杂的内部结构层次．在不同的结构层次上岩体的变形与破坏的时间及结构尺
度之间存在着紧密的联系，这种联系表现为在一定的结构级别上结构块的破坏时间与该级别上块
体的尺度成正比．基于这种时间及空间尺度之间的联系，现就岩体不同结构层次上破坏的能量关
系进行了研究．首次推导出在不同结构层次上破坏的等功密度原则和等能量流原则、Ｙｕ．Ｐｅｔｒｏｖ
等得到的等功率原则仅仅是本文得到的结果的特例．这些原则可以作为研究岩体在不同层次上变
形与破坏的工具．
关键词：结构层次；破坏；等功密度原则；等能量流原则
中图分类号：ＴＤ３２４；ＴＵ４５１；ＴＵ４５９ 文献标志码：Ａ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ
ａｔ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｌｅｖｅｌｓ
Ｑｉ Ｃｈｅｎｇｚｈｉ，Ｚｈａｏ Ｂａｏｑｉｎｇ，Ｌｕｏ Ｊｉａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢＵＣＥＡ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｈａｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ、Ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｃａｌｅ ｌｅｖｅｌｓ ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｓ ｃｌｏｓｅ
ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｃａｌｅｓ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｇｅｏ—ｂｌｏｃｋｓ、Ｓｕｃｈ ａ
