缓倾角塔柱状危岩压裂损伤-突变失稳预测

摘要：

陡高边坡灰岩地区缓倾角塔柱状危岩常具有底部压裂诱发整体失稳破坏模式,其损伤-突变失稳机制属于山地灾害关键科学问题之一.以重庆南川区甑子岩W12#危岩崩塌为例,建立了荷载、水致弱化效应耦合下的损伤突变地质力学模型,获得了基于应变等价原理的损伤本构方程及总损伤度演化方程,并将水致弱化函数改进为软化系数的一元三次函数.将地质力学模型概化为等效弹簧模型,通过能量平衡原理建立损伤-折叠突变模型,获得了塔柱状危岩系统压裂失稳判据及临界突变位移特征值表达式.计算表明:W12#危岩压裂失稳时,该系统的控制变量为-0.003 251,小于0,表示该系统进入不稳定状态;计算理论突变位移起始值148.70 mm比实测位移第一拐点值154.34 mm偏小,相对误差约3.65％,偏于安全;理论损伤本构曲线、理论损伤演化曲线与现有文献数值模拟结果趋于一致,所构建的理论预测模型具有较好的适用性.其研究成果可用于预判塔柱状危岩压裂失稳损伤演化过程及突发失稳特征位移值,为灰岩区陡高边坡危岩崩塌监测预警和防灾减灾提供理论依据.

关键词：塔柱状危岩、压裂失稳、损伤力学、能量守恒、折叠突变模型

所属期刊栏目：43

分类号：TU457;P642.21(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1341-1352,1363