缓倾角塔柱状危岩压裂损伤-突变失稳预测

作者:周福川; 唐红梅; 王林峰
更新时间:

灰岩陡坡高边坡地区的低角度塔柱危岩往往具有底部破裂引起的整体失稳破坏模式。其破坏突变失稳机制属于山地灾害的关键科学问题之一。以重庆南川区-甑子岩W12#危岩崩塌为例,建立了荷载与水致弱化效应耦合作用下的损伤突变地质力学模型,基于应变等效原理得到了损伤演化方程和总损伤度演化方程,将水诱导弱化函数改进为软化系数的单变量三次函数。将地质力学模型推广为等效弹簧模型,基于能量平衡原理建立了损伤折叠突变模型,得到了塔柱危岩系统的特征值表达式。计算表明,当W12#危岩的压裂不稳定时,系统的控制变量为-0.003,251小于0,表明系统进入不稳定状态。计算出的理论突然位移的初始值为148.70mm,小于实测位移的第一拐点值154.34mm和约3.65%相对误差,这是安全的。理论损伤本构曲线和理论损伤演化曲线与已有文献的数值模拟结果一致,理论预测模型具有良好的适用性。研究成果可用于预测塔柱危岩的断裂失稳损伤演化过程和突发失稳特征位移值,为灰岩区危岩崩塌监测预警和陡坡高边坡防灾减灾提供理论依据。