车辙破坏机理

2.1.2 夏季炎热地区柔性铺装永久变形破坏形式与机理[3]

沥青路面柔性铺装的车辙由车辆荷载反复碾压形成，它起因于沥青混合料的粘滞流动、土基与基层的变形，并包括一定程度的压实作用和材料磨耗。半刚性基层沥青路面的车辙主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定程度的压实作用。目前，国内外根据车辙产生的原因将沥青路面的车辙普遍分为四种：

1.结构性车辙

结构性车辙是由于道路行车荷载作用超过路面各层的强度，沥青面层以下包括路基在内的各结构层产生的永久变形。这种车辙的宽度比较大，两侧没有隆起现象，横断面呈浅盆状的凹形；

2.流动性车辙

流动性车辙也叫失稳性车辙，即路面在高温条件下，车轮荷载反复碾压产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断积累形成。这种车辙在车轮荷载的中心位置下产生下洼变形，而且路面材料从荷载挤压下“流向”车辙两侧，并向上隆起，使车辙断面呈W形；

3.磨损性车辙

磨损性车辙是路面面层在带钉轮胎或者带链轮胎的磨耗下形成的车辙，这种车辙只发生在路面表面，具体表现为路面面层材料的剥落或者磨损。

4.压实性车辙

压实性车辙是路面在铺筑过程中由于压实不足，致使道路开放交通后，在车辆荷载的反复碾压下，空隙率不断减小，产生压密变形而形成车辙。这种车辙两侧没有隆起，只有下凹，而且它的车辙深度在路面达到极限残余空隙率后趋于稳定。

近年来，随着压实施工技术的提高、施工质量的有效控制、管理的完善以及新材料在半刚性基层和耐磨面层的广泛使用，半刚性基层的永久变形非常小，基本上可以忽略不记，而且在厚半刚性材料层下的土基顶面的压应力很小，通常约为0.01Mpa，在180kN轴重作用下也只有0.02 MPa。在这样小的应力作用下，土基实际上工作在弹性阶段，即土基不会产生永久变形。因此，可以认为半刚性基层沥青路面的车辙主要来源于沥青结合料层在高温和车辆作用荷载下的塑性流动变形，即流动性车辙。

同许多自然规律一样，车辙产生的原因可分为内因和外因。

车辙的内在成因大致可分为两种：一是结构问题，是由于道路结构（包括面层、基层和路基）强度不足造成的，这主要是因为道路设计强度不够或者路基受

到水损害；二是材料问题，主要是面层材料的抗车辙性能不好引起的，是重复荷载造成的不可恢复的微小压密变形或者剪切流动变形的累积。以上两类车辙都表现为延路面纵向轮迹带的凹陷，所不同的是，前者往往只发生在局部路段，后者往往遍布整个使用同一面层材料的路段，且在轮迹两侧伴随有竖向隆起。在寒冷雨雪地区，路面车辙还可能因为带防滑链的轮胎对路面的磨耗引起，本文探讨的车辙不包括此类。

(一) 内因

(1) 结构问题

通过分析车辙损坏后的路面的横断面形状，可以推测路面的变形主要是由哪一结构层引起的；欧洲和美国的研究都显示，发生车辙损坏的路面横断面形状跟造成损坏的原因有很好的相关性。利用横断面形状来判定车辙的来源的基本假设是：路面的压密变形存在于路面结构的每一层，表现为各层在竖直方向上的凹陷。该理论根据路面表面车辙的形状尺寸来判别车辙损坏可能是由于路面哪一结构层引起的。

有研究曾对半刚性路面各层永久变形的比例进行了研究，结果表明：半刚性路面车辙主要产生在沥青面层。

美国沥青学会研究的AI模型认为，沥青路面的车辙主要来自于路基内的永久变形，而面层、基层、底基层的永久变形可以通过改进这些结构层的材料设计和施工规范来控制，所以这些结构层不是产生永久变形的主要原因。Shell公司建立的车辙预估模型跟AI类似，不考虑路基以上部分的塑性变形。美国得克萨斯州运输部在2000年曾对美国长期路面研究计划(LTPP)试验路SPS—1中的四个路段进行开挖观测，开挖的结果发现车辙只发生在沥青表层以下5cm深度以内的区域，认为造成车辙的原因是沥青混合料而不是基层和土基。

AASHTO试验路结果表明：车辙量随沥青层厚度的增加而增加，到10in(25.4cm)就达到了极限，沥青面层再加厚车辙深度也不会再增加。而在Uge 和van de Loo (1974)的研究报告中，这个厚度界限为13cm。

Hofstra和Klomp研究发现，沥青混凝土面层的永久变形量由路表面向下逐渐减小；Brown和Bell测量了诺定汉车辙试验道的延路面深度的塑性应变分布情况，该试验路是直接在粘土层上铺筑厚4.7in.(12cm)的沥青碎石混合料形成，路面混合料空隙率取6％和10％两种，使用3600lb.(1633kg)的荷载完成了累计10000次加载测试。测量结果显示，6％空隙率的路面内部塑性应变延路面深度的分布呈抛物线状，顶部和底部应变较大，而面层中间部位塑性应变相对较小；而10％空隙率的路面内部塑性应变分布却与6％的明显不同。

从路面典型组成结构来看，国外多使用柔性基层，面层厚度通常在30cm以

上，最厚超过40cm（英国规范最厚为42cm）；我国多采用半刚性基层，半刚性基层面层厚度常在10～20cm。从力学计算上可以得知，质量达到要求的半刚性基层和半刚性底基层是不会产生压缩永久形变的。而基层下面的土基顶面的压应力很小，通常约0.01MPa，在如此小应力下的土基实际上工作在弹性变形阶段，是不会产生永久变形的，因此可以认为，在我国，沥青路面的永久变形是由沥青面层产生的。

(2) 材料问题

A、集料

集料对混合料车辙性能影响最大的要素之一是级配。已有研究结果显示，密实级配有利于减轻混合料车辙损坏，在充分压实的情况下，相比开级配或断级配混合料，密实连续级配混合料拥有较小的空隙率且粒料间的接触点也更多；在高温条件下，混合料中石料间的嵌挤情况对车辙发展有一定的影响，间断级配沥青混合料更易于发生车辙损坏。首次用于德国的SMA混合料以其良好抗车辙性能闻名于世，SMA混合料级配设计理念是用粗集料形成骨架嵌挤结构，用细集料、矿粉、沥青以及纤维形成的马蹄脂填充骨架孔隙形成密实骨架结构，但本人通过室内试验发现，SMA需使用粘度较高的改性沥青才能表现出良好的抗永久变形性能，至于SMA混合料中的沥青和级配对抗车辙性能分别起多大作用尚存在争议。

Superpave混合料设计体系是通过在级配曲线上设置“禁区（Restricted Zone）”来降低沥青路面面层的车辙量，并推荐曲线走禁区下方的级配，然而这一概念已经受到广泛置疑。有研究曾选择4种石料（机制花岗岩、机制石灰岩、破碎砾石、天然砂和破碎砾石混合料），分别组成三种级配（通过禁区、走禁区上方和走禁区下方）的混合料，通过系列力学测试（SSCH, FSCH, RSCSR, RSCH）和APA测试，结果显示禁区和混合料抗车辙性能几乎没有相关性；最大的车辙深度的混合料往往是走禁区下方的级配所产生，而穿过禁区的级配的永久变形量却很少排到最大。

集料的表面纹理也会影响到混合料的抗车辙性能，尤其对于较厚的沥青层和高温气候区，需要使用表面粗糙的石料。集料的颗粒形状也很重要，美国西部环道的测试结果显示使用机制碎石的混合料的抗车辙性能优于使用砾石的混合料[41]。

随着汽车胎压、轴重的不断增大，人们趋向于使用较大粒径的石料来生产沥青混合料。通常认为，提高集料最大粒径（大约为层厚的2/3左右）对降低混合料车辙损坏有较好的效果。

Joe W. Button等利用APA评价了使用6种不同细料的混合料的车辙试验结

混凝土路面破损原因分析及综合治理方法(一)

混凝土路面破损原因分析及综合治理方法(一) 【摘要】文章对混凝土路面破损进行成因分析，总结混凝土路面沉降复位加固经验，提出综合治理方法。 【关键词】混凝土路面；综合治理；方法 混凝土路面是适用于载重大，密度高的车辆运输的高等级路面，具有强度高、稳定性好，使用寿命长，维修、养护工作量少、费用低等诸多优点。20世纪80年代以来我国公路和城市道路已经广泛的应用，但随着使用时间的推移，也暴露混凝土路面诸如裂纹、裂缝、破损、错抬、坑洼、板体破碎、局部或整体沉降等缺陷，严重影响行车速度及交通安全。因此分析混凝土破损成因和综合治理方法，对保证道路交通工程质量有着重要的现实意义。 一、混凝土破损成因分析 （一）混凝土路面破损与混凝土强度及混凝土施工质量 混凝土路面的强度，经设计部门按道路的使用和安全系数设计的混凝土强度是满足要求的，但是由于交通运输车辆频繁超载，显然原设计的混凝土强度就远远地不能满足要求。且混凝土施工情况复杂，易造成施工不符合设计和技术规程、规范要求，导致混凝土质量低劣，路面混凝土很容易破损。因此，目前我国强制执行交通运输限载措施和工程施工严格执行工程质量验收制度是很有必要的。 （二）混凝土路面破损与路基强度及稳定性 混凝土强度低与混凝土质量低劣是造成混凝土路面破损的直接原因，单纯归于这一原因也是片面的。如果没有足够强度和稳定的路基，混凝土质量再好也会产生破损，混凝土刚度大且具有弹性，当受压时，将载荷传递到路基，路基的土体受到压缩，卸载时，由于混凝土的弹性与路基土体不同，混凝土底板与路基面之间形成脱空现象，随着混凝土板载荷和卸荷频率的增加，混凝土板疲劳强度超过极限时，其内部产生裂痕——裂缝，地表水（雨水）沿裂痕和裂缝向路基渗透，使土体浸泡成软土，频繁重复荷载和卸载，软土范围不断扩大，造成路面局部下沉形成坑洼甚至错开等现象。影响路基强度和稳定性原因主要是公路路基回填土数量大，土质不均，尤其是南方炎热多雨地区，存在雨季施工、赶工期的现象等，都会造成路基强度不均和稳定性差，此外有些路基受到环境污染而产生变形，例如建在峡谷、鱼塘、稻田等路段路基未得到保护，或长时间受到山洪或地表水浸染而产生较大的变形，造成混凝土路面断裂、破碎。 （三）混凝土路面破损与路床存在不良地质条件 1．不良地质条件对路基和路面破坏机理。不良地质条件指路基以下的路床存在软弱下卧层或者溶洞（槽）与地下水有密切的水力联系，受洪水水位涨落的影响，使溶洞（槽）周围土体浸泡软化并随地下水运动长期流失，溶洞（槽）周围高压伸缩范围逐步发展和扩大，上部路基逐渐塌落下沉导致混凝土断裂。大气降雨通过这些裂缝进入路基土层，使路基软化，土体强度极剧下降，路面受破坏的程度加重，由此看来，路床的不良地质条件对混凝土路面的间接破坏性比较大。从国道G324线广西岑溪——广东罗定方向的区境内路段的二级公路，贵港市西环一级公路，贵港航运枢纽引航道桥等实地调查，G324线12km长的路段，就有8处存在不同程度的沉降，沉降一般发生在桥梁两端桥台附近、峡谷、鱼塘、稻田等位置，其中G324线K1297+550处不足10m长的路面下沉90mm，砼路面破坏严重。贵港西环一级公路（路面标高高于原地面标高12m），建成于2000年上半年，同年年底（当时尚未验收交付使用）牛皮河桥北端K14+340~K14+472路段全长132m水泥砼路面沉降严重，最大沉降段为6m长，沉降量为292mm，中间形成直径800mm，深约1000mm的落水洞，大气降水汇集到该落水洞直接与地下水联通，经工程地质勘察，该地段路床浅层溶洞发育，见洞率为44%。贵港航运枢纽引航道桥刚建成试通车后，桥梁南桥台就下沉了210mm，被迫封闭，采用拓宽路基、加大桥台、千斤顶抬升桥面和静压注浆加固处理。

岩石破坏机理及节理裂隙分布尺度效应的非线性动力学分析与应用

第24卷第22期岩石力学与工程学报V ol.24 No.22 2005年11月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2005 岩石破坏机理及节理裂隙分布尺度效应的非线性 动力学分析与应用 刘传孝 (山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛 266510) 博士学位论文摘要：通过MTS系统、扫描电镜和光学电子显微镜等岩石力学实验研究，抽象出砂岩全应力–应变实验曲线的3种典型形态，从断裂损伤角度探讨了岩石节理裂隙微观、细观和宏观破坏的机理联系。提出了圆与正方形相耦合的分形维数计算方法和相空间重构时滞判定的功率谱分析法，将该方法应用于岩石节理裂隙分布尺度效应研究和混沌动力学评价TDS准则的建立；同时，补充了非线性动力学研究的基础理论与方法。运用分形理论分析砂岩跨越尺度界限的微、细、宏观节理裂隙分布特征，得到了砂岩节理裂隙分布的无标度区域，为解决岩石断裂机理的尺度效应问题提供了可行途径。在无标度区域建立了定量描述岩体结构的节理裂隙分布(条数)预测模型，并将该预测模型应用于岩石破坏机理的离散单元法研究。通过岩石力学实验建立了混沌动力学评价岩石节理裂隙系统破坏的TDS准则数学模型，在一定程度上克服了Wolf方法判定混沌动力学指标鲁棒性较差的局限。提出岩石全应力–应变曲线的二分法原则，应用混沌动力学评价TDS准则定性研究了砂岩全应力–应变曲线的分段特征，运用Kolmogorov熵理论实现了岩石节理裂隙贯通与否的定量判别，并尝试应用于岩石强度准则的研究。基于断裂力学理论及能量余法建立坚硬顶板及三维顺层滑坡系统的运动方程，运用混沌动力学评价TDS 准则分析运动方程的稳定性，得到了资源开采活动对坚硬顶板系统稳定性的扰动规律和三维顺层滑坡体阻尼敏感的系统效应。混沌动力学理论与3DEC反演建模相结合，研究坚硬顶板运动的阶段特征，由此可以控制坚硬顶板从冲击性整体运动向周期性分段运动转化，并实现对其运动状态的短时预测。将混沌动力学评价TDS准则应用于现场顺层滑坡的稳定性评价，得到阶段Kolmogorov熵值的升高是滑坡体稳定性状态突变时机及临界状态预测的关键，证明了从能量角度分析与预测滑坡系统运动状态这一方法是可行的。 关键词：岩石力学；破坏机理；节理裂隙；尺度效应；非线性动力学；分形；混沌；3DEC 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)22–4202–01 ANALYSIS AND APPLICATION OF ROCK DAMAGE MECHANISM AND SCALE EFFECT ON JOINTS DISTRIBUTION WITH NONLINEAR DYNAMICS LIU Chuan-xiao (College of Resources and Environmental Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao266510，China) 收稿日期：2005–09–12 作者简介：刘传孝(1970–)，男，2005年于山东科技大学资源与环境工程学院获工学博士学位，导师为蒋金泉教授，现为副教授，主要从事非线性动力学、计算力学、岩土力学与工程等方面的教学与研究工作。E-mail：lchuanx@https://www.wendangku.net/doc/9711674053.html,。

某滑坡的变形和破坏机理分析研究

某滑坡的变形和破坏机理分析研究 介绍了某滑坡的特征，分析了滑坡区区域工程地质和水文地质特征，对该滑坡体的变形和破坏机理进行了研究和分析。分析表明：人为活动和地形地貌是滑坡发生变形破坏的主要因素，降雨诱发、岩层产状等因素是造成滑坡发生滑动和进一步破坏的诱发因素。 标签：滑坡变形破坏诱发因素 1概述 塔山滑坡位于广东省开平市长沙区平岗村塔山开元塔底。由于建设工程的需要，在塔山的东南侧进行采石，采用放炮等土石法，致使塔山南侧岩石大量开采形成陡崖，并使周边岩土体产生裂缝，之后由于人为因素和自然因素的影响，塔山南侧裂缝逐渐扩大，至90年代，开始形成滑坡。1999～2001年，在修建塔山公园公路时对山体坡脚进行开挖，在公路北侧形成高约10～17m，坡度约35～45°的高陡边坡，滑坡距公路最近的平岗村居民区约22m，山坡坡脚距公路最近仅2m左右。2004年和2005年雨季，由于连降暴雨，滑坡有活动下滑的趋势，滑坡体前缘公路路面隆起，最高处隆起约40cm，隆起部分面积约有20～30m2，公路北侧排水沟产生变形歪斜，部分已经破坏，水沟上方在雨水后有地下水浸出，形成间歇性下降泉，平岗村内部分房屋墙面产生裂痕，进出塔山公园的公路曾数次被塔山山坡上崩塌的土体破坏。 2滑坡变形形态特征 X 根据实地踏勘，除滑坡体后壁出现较大裂缝外，滑坡周界及滑坡体底部也有约13处裂缝，现将裂缝走向一致的裂缝分为一组，共五组裂缝（表1）。 3滑坡体的工程地质与水文地质特征 塔山滑坡滑坡体主要由第四系坡积土层、风化残积土层、侏罗系中上统百足山群、全风化、强风化、少量中风化基岩组成（见图1）。滑坡体中上部为残积土层，主要由粉土、粉质粘性土组成，呈可塑状或松散状，含较多的碎石和砂、砾石，透水性较好；风化残积土层主要由粉质粘性土，含少量碎石和砂砾石组成，局部夹有全风化、强风化岩，其透水性较差；基岩主要为全风化、强风化泥质粉砂岩，含少量强、中风化岩块，其透水性较好；滑床基本处在中—微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩中，岩石呈中厚层状，岩质坚硬，局部裂隙发育，透水性好。 滑坡区地下水主要为第四系冲积土层、残坡积土层中的孔隙水和基岩裂隙水，地下水补给来源主要为大气降水的渗入补给和相邻含水层之间的侧向补给。

岩石力学

第一章岩石物理力学性质；1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？；答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、；2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？；答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石；3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点；答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连；结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起；4.何谓岩石中的 第一章岩石物理力学性质 1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？ 答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、磁铁矿等。 2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？ 答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石及斜长石组成，所以非常容易风化。 3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点？ 答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。 结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。 4.何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？ 答：岩石中的微结构面（或称缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合之间微小的若面及空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。

矿物解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶防线分裂成光滑平面，解理面往往平行于矿物晶体面网间距较大的面网。 晶粒边界：由于矿物晶粒表面电价不平衡而引起矿物表面的结合力，该结合力源小于矿物晶粒内部分子、原子、离子键之间的作用力，因此相对较弱，从而造成矿物晶粒边界相对软弱。微裂隙：指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂痕迹线。具有方向性。粒间空隙：多在成岩过程中形成晶粒之间、胶结物之间微小的空隙。 5.自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各大类有何特点？ 答：按地质成因分类，自然界中岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 岩浆岩按照岩浆冷凝成岩的地质环境不同又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。其中深成岩常形成巨大的侵入体，有巨型岩体，大的如岩盘、岩基，其形成环境都处在高温高压之下，形成过程中由于岩浆有充分的分异作用，常常形成基性岩、超基性岩、中性岩及酸性、碱性岩等，其岩性较均一，变化较小，岩体结构呈典型的块状结构，结构多为六面体和八面体，岩体颗粒均匀，多为粗-中粒结构，致密坚硬，空隙少，力学强度高，透水性弱，抗水性强；浅成岩成分与相应的深成岩相似，其产状多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结构，岩石常呈斑状结构和均粒-中细粒结构，细粒岩石强度比深成岩高，抗风化能力强，斑状结构则差一些；喷出岩有喷发及溢流之别，其结构比较复杂，岩性不一，各向异性显著，岩体连续性差，透水性强，软弱结构面发育。 沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的。其矿物成分主要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等，具层理构造，岩性一般具有明显的各向异性，按形成条件和结构特点，沉积岩可分为：火山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等。 变质岩是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用形成的。因其形成的温度、压强等变质因素复杂，其力学性质差别很大，不能一概而论。 6.表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？

无梁楼盖倒塌事故原因及破坏机理分析

一“直冲”破坏 1从外行的角度谈谈子弹射击玻璃的破坏现象，当高速子弹射到四边嵌固的平板玻璃上， 在冲击波与子弹冲量作用下，玻璃将被直穿出一个孔，此可称为“直冲”，这大概是冲 击波速远大于玻璃的应力波速度而造成上述的所谓“直冲”破坏；当一位大力士用尖头 锤击玻璃，在猛烈的敲击下，玻璃将会产生钉锤下的小孔及其沿小孔周边呈局部的放射 状的裂缝，这样的破坏现象很类似我们钢筋混凝土板发生的受冲切承载力破坏，故可称 之为“冲切”；如果对该平板玻璃施加一个居中的集中荷载，按静力加荷方式直至玻璃 破坏，此时会发现平板玻璃的跨厚比较大的情况下，会出现类似数条大裂缝而迅即脆性 破坏，这属玻璃特性，但在此拟其为呈平板结构的受弯状破坏，或者此拟为钢筋混凝土 平板呈双向板塑性铰线似的破坏。 2对金属板产生“直冲”破坏的典型例子是：冲床冲孔，其孔必然是垂直的。 3发生“直冲”破坏的条件是：被“直冲”破坏的板类部件本身要具备足够的刚性和整体 承载力，才能实现局部的“直冲”破坏；局部的“直冲”承载力将会受到周边结构部位 的约束，其“直冲”能力将会有较大提高，这里可能会涉及双向或三向的强度问题。 4对钢筋混凝土板进行“直冲”的试验研究，据我的估计是极少的，在六十余载从事钢筋 混凝土研究中，甚少见到这方面的论文可供参照。我个人曾在下放到预制构件厂工作时，模拟杯口基础底板冲切试验，但发现破坏均呈“冲切”的喇叭口状，如下列图示；对于 素混凝土板进行“直冲”试验，按我的想象，可按下列图示来做： （a）素混凝土“冲切”试验（b）素混凝土“直冲”试验 素混凝土板试验 从上述两种破坏图示意中可知，两种试验的承载力值必定是： 实际冲切锥呈喇叭状破坏面上主要靠混凝土抗拉强度来抵抗破坏面上的主拉应力（概念 表述，并不准确）；而在“直冲”试验中，“直冲柱体”受到周边混凝土块体的约束， 沿破坏面上的压剪强度会有较大提高。 因此，不能简单地看到柱头顶穿楼板呈“直冲柱体”状的破坏面，就认为是“直冲”破坏。 二“直剪”破坏

高速公路沥青砼路面水破坏机理与解决措施

高速公路沥青砼路面水破坏机理与解决措施探讨 [摘要] 本文从沥青混凝土的结构特点、设计方法、施工工艺出发,对沥青混凝土路面水破坏的机理做出了分析,并进一步提出了 防治沥青混凝土路面水破坏的重点,具有很大的现实意义。 [关键词] 高速公路沥青砼路面水破坏措施 [abstract]this article startes from concrete’s structural characteristics, design method, construction techniques and analyzes water damage’s mechanism of the bitumious concrete pavement, then proposes further the prevention key points of bitumious concrete pavement’s water damage. it has great practical signification. [key words]highwaybitumious concrete pavementwater damagemeasures 1 沥青路面水破坏的原因 1.1造成水破坏的因素 沥青路面产生破坏的外因主要有交通量、交通组成、降雨量以及不尽完善的路面排水系统。进十年来,重载车辆特别是大幅度超载车辆日益显著增加,其后轴载从额定的100kn增加到180kn以上;轮胎冲气压力从额定的0.7mpa增加到0.9mpa以上。其作用的直接结果是路面裂缝的产生和扩展,路面开裂破损后,雨水下渗,产生冻涨、翻浆等水破坏,如果不及时养护维修,其破损面积会逐年增大。沥青路面产生水破坏的内因可以归纳为排水设施不完善、沥青混和

第三章2岩石的破坏准则

,. 五、岩石的破坏准则 对岩石试样的室内及现场试验，可获得岩石试样的强度指标，但对复杂应力状态下的天然岩体，又是如何判断其破坏呢？因此，就必须建立判断岩石破坏的准则（或称强度理论）。 岩石的应力、应变增长到一定程度，岩石将发生破坏。用来表征岩石破坏条件的函数称为岩石的破坏准则。 岩石在外力作用下常常处于复杂的应力状态，许多试验指出，岩石的强度及其在荷载作用下的性状与岩石的应力状态有着很大的关系。在单向应力状态下表现出脆性的岩石，在三向应力状态下具有延

,. 性性质，同时它的强度极限也大大提高了。

,. 许多部门和学者从不同角度提出不同的破坏准则，目前岩石破坏准则主要有：最大正应力理论 最大正应变理论 最大剪应力理论（H.Tresca） 八面体应力理论 莫尔理论及库伦准则 格里菲思理论（Griffith） 伦特堡理论（Lundborg） 经验破坏准则

,. 1、最大正应力理论 这是较早的一种理论，该理论认为岩石的破坏只取决于绝对值最大的正应力。即岩石内的三个主应力中只要有一个达到单轴抗压或抗拉强度时，材料就破坏。 适用条件： 单向应力状态。对复杂应力状态不适用。 写成解析式： 0))()((22322 2221=---R R R σσσ 0))()((223222221≥---R R R σσσ 破坏

,. 2、最大正应变理论 该理论认为岩石的破坏取决于最大正应变，即岩石内任一方向的正应变达到单向压缩或拉伸时的破坏数值时，岩石就发生破坏。 则破坏准则为 u εε≥max 式中 m ax ε——岩石内发生的最大应变值； u ε——单向拉、压时极限应变值； 这一破坏准则的解析式为（由广义虎克定律）

巷道围岩破坏机理及防护技术

巷道围岩破坏机理及防护技术 矿产资源的不断开采，开采深度不断加大，渐渐进入深部开采，深部开采引起的三高一绕动严重影响巷道的稳定性，进入千米之后的深部开采围岩压力增大、原始构造应力大、巷道围岩变化剧烈。因此巷道围岩破坏研究机理及技术是我们研究重点，针对围岩稳定的基本状况，提出有针对性的支护方案有重要意义。 标签：巷道围岩；支护；稳定性 1 巷道围岩机理研究 矿井的深部开采的巷道问题已经不能用浅部理论解决，浅部条件下的地质情况以及矿山压力破坏机理都产生变化，深部的地质状况有独特的特点，对于深部要进行特征分析以及重新建立一个符合特点的压力显现理论。根据巷道变形的特点，建立一个科学体系将弹塑性理论以及破碎理论融合，传统的连续介质不适合复杂条件。深部巷道围岩破裂区和完整区多次交替的现象，即分区破裂化。将分区破裂化定义为“在深部岩体中开挖洞室或者巷道时，在其两侧和工作面前的围岩中，会产生交替的破裂区和不破裂区。 在各类的巷道进行施工的过程中，原始的应力场遭到破坏，巷道围岩压力的调整在巷道稳定蠕变期间，一个非线性的复杂的体系是围岩体系的状态，对于深部的巷道破坏不会有明显的显现特征，我们要保证加强对高应力下的巷道控制，做到对于耦合围岩变形的特征还有围岩压力进行控制。对于上覆岩层压力以及扩容压力是围岩失稳的主要方面，破坏扩容及粘土矿物膨胀压力是影响深部软岩巷道稳定的持续性力源。不注重围岩与支护体的变形协调和祸合难以达到理想的支护效果，是不能够合理的分析破坏机理，为此，必须从围岩的变形破坏特征。矿物组成、结构特点、力学作用等多方面深入研究围岩的变形力学机制，只有这样才能设计出一个合理稳定防御体系。对巷道围岩进行分析归类，对于不同的体系采取，对于支护方案进行设计，对参数进行确定，修缮施工工艺，多角度全方位的进行支综合研究。如今支护在材料以及支护设备上有新的突破，在支护材料方面主要研发了锚杆支护、喷射混凝土支护、钢结构支护混凝土预制大弧板结构等，在支护方式是包括锚杆+喷射混凝土、锚喷网、锚喷网+锚索，锚喷网。 2 支护方案 在现场进行锚杆与卸压孔协同作用就行现场应用，评价巷道围岩稳定性。深部测点数据在埋深982m处，最大水平主应力为29.20MPa，垂直应力为23.30MPa，最大水平主应力方向N20.6°E。埋深在1034m，轨道巷中，最大水平主应力33.22/MPa最小水平主应力15.19/MPa垂直应力25.84/MPa最大水平主应力方向N35°E。在1045m深的回风巷最大水平主应力为31.27MPa，最小水平主应力为14.27MPa，垂直应力为22.38MPa，煤矿深部地层应力场类型为H大于V大于A 型应力场，最大水平主应力为最小水平主应力的1.5到2.1倍。地应力数据划分的地应力水平是超高地应力区域，巷道围岩的强度显示，在岩层的完整性来看是

水泥混凝土路面病害产生原因及机理

水泥混凝土路面产生病害原因及机理水泥混凝土路面结构在车辆荷载和外部环境的作用下，路面使用性能逐渐下降，以至于产生各种各种类型的破损现象。水泥混凝土路面的破坏形式及分类方法很多，本报告综合考虑路面病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响等，将水泥混凝土路面病害分为裂缝类、接缝类、变形类和表面破损等4大类，14种类型，见表1。 一、裂缝类破坏 （1）贯穿裂缝 贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝，包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝等。路面板产生贯穿裂缝的原因很多，可归纳为如下几类： ①温缩裂缝 温度梯度是水泥混凝土路面板产生非荷载裂缝的主要原因之一。混凝土板在昼夜温差周期性变化中，路面板混凝土随温度变化而出现体积变化，路面板热胀冷缩，同时，因板顶面与底面之间的温度梯度作用而出现翘曲变形，且受面板与基层之间的摩阻作用限制，板内会产生弯拉应力，当应力超过混凝土的极限弯拉强度后，路面板会被拉裂。对于路面板混凝土强度尚未完全形成的初期，温度骤变更容易引起这种裂缝。 ②干缩裂缝 水泥混凝土具有湿胀干缩的变形特性。混凝土在水中硬化时，将会产生微量的体积膨胀，而在空气中硬化时，由于混凝土中水分的蒸发，其凝胶体发生收缩，这就是干缩。当自由干收缩受到限制时，路面板内部就会产生收缩裂缝，从而引起干缩裂缝的产生。 空气相对湿度是影响干缩裂缝的重要原因。混凝土收缩随空气相对湿度的增加而减小，直至相对湿度为100%时表现为湿胀。空气相对湿度越低，对混凝土

收缩的影响越大。水泥混凝土路面初期收缩裂缝中，湿度变化引起的干缩裂缝占有一定比例。 ③基层状况的影响 水泥混凝土路面结构基层采用的主要类型为水泥碎（砂）石稳定基层，在温度应力以及其他因素的影响下，浇筑后的路面基层在一定范围内可能产生裂缝，若不及时进行处理，将会反射到面层，使面板产生断裂或裂缝等病害。 ④材料品质的影响 水泥安定性不良将使路面板产生裂缝；水及砂石中有害杂质含量高，则对混凝土的腐蚀性较大，路面板产生破坏；此外，砂石中的活性材料能够与水泥中的碱产生化学反应，从而破坏混凝土结构。 ⑤施工质量的影响 路基路面的施工工艺及质量控制是影响路面使用性能的非常重要原因，也是不可避免的一个原因。路基压实度及密实度控制，路面结构浇筑工艺及时间控制，都会影响路面病害的产生。 为了防止和减小路面板内的温缩和干缩裂缝，需要对路面板进行切缝分块，一般施工中切缝时间难以控制。理论来说，切缝的最佳时间是水泥水化的初始阶段，但由于此时混凝土抗压强度过低，切缝无法进行，随着水化过程的前进，混凝土抗压强度增大，而同时温度的降低也降引起板内温度应力增大，就可能导致板块的横向断裂。 （2）断板和破碎板 纵、横、斜等各种裂缝的发展，会造成一个整的路面板块破裂为两块或两块以上，即为断板，断板发展严重时，将形成路面板的破碎。故而引起路面板贯穿裂缝的各种单一因素或综合因素，都可能是造成路面板块断裂和破碎的原因。 此外，我国大部分公路都出现了比较严重的车辆超载现象，所以路面断板的另外一个不可忽略的原因是车辆严重超载而造成的板内应力突然集中。 二、接缝类破损 接缝处是混凝土板块中应力分布最集中的地方，故而也是最容易引起破坏的部位。接缝处破坏主要包括：错台、唧泥、脱空、拱起、接缝剥落及接缝材料损

岩石的破坏准则汇总

岩石的破坏准则 岩石的破坏准则 对岩石试样的室内及现场试验，可获得岩石试样的强度指标，但对复杂应力状态下的天然岩体，又是如何判断其破坏呢？因此，就必须建立判断岩石破坏的准则（或称强度理论）。 岩石的应力、应变增长到一定程度，岩石将发生破坏。用来表征岩石破坏条件的函数称为岩石的破坏准则。 岩石在外力作用下常常处于复杂的应力状态，许多试验指出，岩石的强度及其在荷载作用下的性状与岩石的应力状态有着很大的关系。在单向应力状态下表现出脆性的岩石，在三向应力状态下具有延 1

岩石的破坏准则 2 性性质，同时它的强度极限也大大提高了。

岩石的破坏准则 许多部门和学者从不同角度提出不同的破坏准则，目前岩石破坏准则主要有：最大正应力理论 最大正应变理论 最大剪应力理论（H.Tresca） 八面体应力理论 莫尔理论及库伦准则 格里菲思理论（Griffith） 伦特堡理论（Lundborg） 经验破坏准则 3

岩石的破坏准则 4 1、最大正应力理论 这是较早的一种理论，该理论认为岩石的破坏只取决于绝对值最大的正应力。即岩石内的三个主应力中只要有一个达到单轴抗压或抗拉强度时，材料就破坏。 适用条件： 单向应力状态。对复杂应力状态不适用。 写成解析式： 破坏

岩石的破坏准则 5 2、最大正应变理论 该理论认为岩石的破坏取决于最大正应变，即岩石内任一方向的正应变达到单向压缩或拉伸时的破坏数值时，岩石就发生破坏。 则破坏准则为 式中 m ax ε——岩石内发生的最大应变值； u ε——单向拉、压时极限应变值； 这一破坏准则的解析式为（由广义虎克定律）

东北大学岩石力学讲义第二章岩石破坏机制及强度理论.

第二章 岩石破坏机制及强度理论 第一节 岩石破坏的现象 在不同的应力状态下，岩石的破坏机制不同，常见的岩石破坏形式有以下几种 一、拉破坏：岩石试件单向抗压的纵向裂纹，矿柱，采面片帮。特点出现与最大应力方向平行的裂隙。 二、剪切破坏：岩石试件单向抗压的X 形破坏。从应力分析可知，单向压缩下某一剪切面上的切向应力达到最大引起的破坏。 (a ) (b )

三、重剪破坏：即沿原有的结构面的滑动、重剪破坏 主要的机制：岩体受剪切作用或者受拉应力的作用、三向受压情况下多数为剪切应力的作用，侧向压力较小时可能是拉神破坏，实际工程中可能是不同机制的组合，但侧向应力较大时，可以认为剪切应力是岩石重剪破坏的主要破坏机制。 从岩石破坏的现象看，从小到几厘米的岩块到大的工程岩体，破坏形式雷同，并可归纳为两种，拉断与剪坏，因此有一定的规律可寻。 对岩石破坏的研究： 在单向条件下可以从实验得到破坏的经验关系。但是三向受力条件下，不同应力的组合有无穷多种，因此无法仅仅依靠实验得到破坏的经验关系，因此在一般应力状态，对岩石破坏的研究需要结合理论分析和试验研究两个方面。现代关于岩石破坏的理论分析一般归结为、寻求破坏时的主应力之间的关系 123(,)f σσσ= 研究的方法有：理论分析；2、试验研究；3、理论研究结合试验研究。 第二节 岩石拉伸破坏的强度条件 一、最大线应变理论 该理论的主要观点是，岩石中某个面上的拉应变达到临界值时破坏，而与所处的应力状态无关。强度条件为 c εε≤ (2-1) c ε—拉应变的极限值，ε—拉应变。

若岩石在破坏之前可看作是弹性体，在受压条件下σ1>σ2>σ3下， 3ε是最小主应力。按弹性力学有3 3E E σμ εσσ= -12（+），即33E εσμσσ=-12（+）。若3ε<0则产生拉应变。由于E >0，因此产生拉应变的条件是 3σμσσ-12（+）<0，3μσσσ12（+）> 若3ε=0ε<0则产生拉破坏，此时抗拉强度为0t E σε＝?0t E σε＝。 按最大线应变理论30εε≥破坏，即 312()t σμσσσ-+≥ (2-2) 式中0ε是允许的拉应变。 二、格里菲斯理论 格里菲斯理论的主要观点是：材料内微小裂隙失稳扩展导致材料的宏观破坏。 格里菲斯理论的主要依据是：1）、任何材料中总有各种微小微纹；2）、裂纹尖端的有严重的应力集中，即应力最大，并且有拉应力集中的现象；3）、当这种拉应力集中达到拉伸强度时微裂纹失稳扩展，导致材料的破坏。 格里菲斯理论的来源：由玻璃破坏得到的启示。 格里菲斯理论的基本假设为： 1、岩石的裂隙可视为极扁的扁椭圆裂隙； 2、裂隙失稳扩展可按平面应力问题处理； 3、裂隙之间互不影响。 按格里菲斯理论，裂纹失稳扩展条件为 1）、当1330σσ+>时，满足 21313()8()0t σσσσσ-++= (2-2)

岩石破坏准则

2.1岩石破坏强度准则 岩石的破坏主要与外荷载的作用方式、温度及湿度有关。一般在低温、低围压及高应变率的条件下，岩石表现为脆性破坏，而在高温、高围压、低应变率作用下，岩石则表现为塑性或者塑性流动。对于较完整的岩石来说，其破坏形式可以分为：1)脆性破坏；3)延性破坏。图2-1给出了不同应力状态下岩石破裂前应变值、破坏形态示意图和典型的应力-应变曲线示意图。 图2-1岩石破坏形态示意图 从图2-1中可以看出岩石破裂种类繁多、岩石破坏过程中的应力、变形、裂纹产生和扩展极为复杂，很难用一种模型进行描述，很多学者针对不同岩石破坏特征提出多种不同岩石的强度破坏准则。本节主要对已有的岩石强度破坏准则进行总结，找出它们各自的优缺点。 2.1.1最大正应力强度理论 最大正应力强度理论也称朗肯理论，该理论是1857年提出的。它假定挡土墙背垂直、光滑，其后土体表面水平并无限延伸，这时土体内的任意水平面和墙

的背面均为主平面（在这两个平面上的剪应力为零），作用在该平面上的法向应力即为主应力。朗肯根据墙后主体处于极限平衡状态，应用极限平衡条件，推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。 考察挡土墙后主体表面下深度z 处的微小单元体的应力状态变化过程。当挡土墙在土压力的作用下向远离土体的方向位移时，作用在微分土体上的竖向应力sz 保持不变，而水平向应力sx 逐渐减小，直至达到土体处于极限平衡状态。土体处于极限平衡状态时的最大主应力为s1=gz ，而最小主应力s3即为主动土压力强度pa 。根据，当主体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1σ和小主应力3σ之间应满足以下关系式： 粘性土： 213...2tan tan 454522c ??σσ??????=-++ ? ???? ?（1） 无粘性土 231.tan 452 ?σσ? ??=- ?? ? （2） 该理论认为材料破坏取决于绝对值最大的正应力。因此，作用于岩石的三个正应力中，只要有一个主应力达到岩石的单轴抗压强度或岩石的单轴抗拉强度，岩石便被破坏。 因此，朗肯强度破坏准则可以表示为：c σσ≥1，或者t σσ-≤3 式中，1σ为岩石受到的最大主应力，MPa ；3σ为岩石受到的最小主应力，MPa ；c σ为岩石单轴抗压强度，MPa ；t σ为岩石抗拉强度，MPa 。 朗肯强度破坏准则只适用于岩石单向受力及脆性岩石在二维应力条件下的受拉状态，处于复杂应力状态中的岩石不能采用这种强度理论。 2.1.2最大正应变强度理论 岩石受压时沿着平行于受力方向产生张性破裂。因此，人们认为岩石的破坏取决于最大正应变，岩石发生张性破裂的原因是由于其最大正应变达到或超过一定的极限应变所致。根据这个理论，只要岩石内任意方向上的正应变达到单轴压缩破坏或单轴拉伸破坏时的应变值，岩石便被破坏。

超重运输对路面破坏机理与对策研究

超重运输对路面破坏机理与对策研究 黎富春1 ， 罗广锋2 （1．佛山市交通工程质量监督站，广东 佛山 528041； 2.佛山市公路桥梁工程监测站，广东 佛山528041 ） 摘要：通过对我国目前国道主干线普遍存在超重运输为特征的重载交通现象 研究分析超重运输对路面结构及道路寿命的影响，提出以碳纤维混凝土 （carbon fiber concrete）为核心技术的实态超重控制系统该系统解决了 当前超重交通控制难、控制指标定量难的问题能实态地反映与控制超重车辆 对道路的超重破坏系数（coefficient of overload destruction)。实现了 高等级公路对超重控制向自动化、智能化方向发展。 关键词：超重 实态 控制 系统 1.前言 公路建设最终目的是为了更好地为交通运输服务，但由于受经济成本等因素的影响，不可能也不应该无限制地迎合交通的全部自主性发展。相 才符合经济成本的要求，才能使路面 结构设计更规范化。超重运输对道路 损伤的严重性是显然的，其大大地减 短了道路的寿命，造成道路损伤贡献 极不协调。如图a所示就是各种原因 造成道路非正常破坏的比例图。因此，一方面，可以通过对超限设计车型、单轮挂车、单后轴的单元货车等对路面友好性极差的车型加快淘汰，加强对承重车辆设计管理。另一方面，应加大道路运输超重控制力度。当今政治经济条件下，在巨大的物流和效率的压力下，加强道路的超重控制已势 在必行。

由于道路在使用过程中随时间、自然因素等的变化，其承载能力也是变化的，因此就不可能简单地用轴载或轴载当量等指标来反映道路的真实疲劳程度。这就需要引入一个理想的实时道路承载极限能力指标（now terminal suffer load)。NTSL是综合分析道路的设计承载能力、自然因素、湿度、温度、使用时长等影响下道路实时的承载能力。这一指标能真实地反映道路的承载能力和疲劳程度，克服了轴载、轴载当量等指标的超重控制中可靠度不高的问题。 寻找一种能真实反映超重车辆对道路的损伤的方案，时超重控制的根本。以下是通过利用弯沉理论分析道路超重破坏机理，研究车辆超重、道路破坏、道路寿命和道路损伤贡献之间的关系，结合CFC新材料的特殊性能，提出以CFC为技术核心的实态超重控制系统方案，结合分析该系统的利用与前景。 2.道路超重运输的破坏机理 道路路面经受各种复杂的应力作用，其中包括车轮荷载引起的荷载应力，温度变形引起的温度应力等。假如各种应力的综合作用超过了混凝土的容许应力范围，路面将产生裂缝、破坏等，但事实上，不管是用有限元荷载应力分析理论，还是用威斯特卡德（H.M.S.Westergaard)荷载应力理论，归根都是由于路面某一位置某一方向的应力超出路面材料的最大容许 等。 路面结构在汽车和自然因素的反 复作用下，从而导致道路最终不能满

滑坡破坏机理分析研究及稳定性计算理论

3滑坡破坏机理研究及稳定性计算 3.1边坡滑坡破坏机理 3.1.1水平坡的变形破坏机理 水平坡是指岩层倾向大致与边坡走向一致，而岩层倾角小于软弱岩层面残余摩擦角的一类层状岩质边坡。这类边坡的主要变形机理为滑移——压致拉裂，在这一变形机制下，其可能的破坏模式为转动型滑坡<弧面破坏），具体过程描述如下：边坡形成后由于卸荷回弹或者蠕变，坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的滑移。滑移面的锁固点或错列点附近，因拉应力集中生成与滑移面近于垂直的拉张裂隙，向上<个别情况向下）扩展且其方向渐转成与最大主应力方向趋于一致<大体平行坡面）并伴有局部滑移。这种拉裂面的形成机制与压应力作用下格里菲斯裂纹的形成扩展规律近似，所以它应属于压致拉裂。滑移和拉裂变形是由斜坡内软弱结构面处自下而上发展起来的。 据实例分析和模拟研究，这类变形演变过程可分为三个阶段<图3-1）。 图3-1滑移-压致拉裂变形演变图 <1）卸荷回弹阶段 人工边坡在边坡开挖形成后，由于边坡以外岩土体的卸除原有的平衡状态被打破，边坡岩土体将向临空面方向发生膨胀变形。对近水平层状岩质边坡而言，这种变形表现为沿岩层面向临空面方向缓慢滑移，如图3-1

<2）压致拉裂面自下而上扩展阶段 坡底附近岩层在上面岩土体的高压力作用下，随着滑移变形的发展，逐渐产生近似垂至于岩层面的裂隙，如图3-1

基于结构面几何参数的深部隧洞围岩破坏机理研究

收稿日期:2017-10-12;修回日期:2017-11-07基金项目:国家自然科学基金项目(51679215)作者简介:王克忠(1965-),男,山东冠县人,教授,博士,主要从事水电站地下工程二隧道工程理论方面的研究三E-mail:wkz@https://www.wendangku.net/doc/9711674053.html, doi :10.11988/ckyyb.20171172 2018,35(3):159-163 基于结构面几何参数的深部隧洞围岩 破坏机理研究 王克忠1,吴 慧1,马 菲2 (1.浙江工业大学建筑工程学院,杭州 310004;2.山西省中部引黄水务开发有限公司,太原 030000)摘 要:岩体的强度主要由结构面控制,为确定结构面对隧洞围岩的影响,在对围岩中单一结构面的应力分布和破坏形式进行理论分析的基础上,研究了结构面倾角以及结构面到隧洞中心的距离对节理围岩破坏机理的影响三并利用3DEC 离散元程序分别对不同结构面分布二不同岩石强度和结构面强度下18种组合的围岩变形进行了计算,分析了结构面不同分布情况下围岩的破坏模式;对比分析岩石二结构面强度不同组合下岩石强度和变形特征,研究了结构面力学变形性质在岩体损伤破坏中的贡献三研究结果表明:结构面距开挖轮廓线越近越容易发生破坏;结构面倾角影响结构面首先发生破坏的位置;结构面的分布决定围岩首先发生破坏的位置,结构面的破坏不一定会导致围岩的破坏三研究成果对不同结构面组合分布的围岩变形和破坏分析具有一定的指导意义三关键词:深部隧洞;节理围岩;结构面;几何参数;离散元;破坏机理 中图分类号:TU457 文献标志码:A 文章编号:1001-5485(2018)03-0159-05 1 研究背景 岩体中存在着各种形态尺寸的软弱结构面,这些不连续面对岩体的力学性质和稳定性起着重要的控制作用三为了研究软弱结构面对岩体强度的影响,Jaeger 等[1]提出了单结构面理论;Ramamurthy 等[2]建立了新的岩石非线性破坏准则,并提出了单节理岩体强度经验公式;Reyes 等 [3] 对节理岩体的 节理倾角二台阶角二层距二岩桥长度以及节理组的连通率等对岩体变形破坏机制和强度的影响规律进行了研究;梁正召等[4]对断续节理岩体的强度和破坏特征进行了分析;孟国涛等[5]提出对含有优势断续节理组的岩体可以使用等效遍布节理来描述;范景伟等[6]通过模型试验和有限元计算得出对于含有多组交叉结构面的岩体,只需要分别校核其强度,可以忽略结构面间的相互影响的结论三 上述学者在对节理岩体强度的研究中,通常采用单轴或三轴进行试验和模拟,且岩体保持着相对的完整性三在隧洞开挖过程中,岩体完整性被破坏,围岩的受力状态和结构特征与单(三)轴试验不同,节理围岩的强度特征和破坏机制与完整节理岩体有差异,本文将对此展开研究三 在节理岩体研究中,数值模拟能够反映节理岩 体复杂的结构特征二应力状态和加卸载条件等,在国 内外的研究中得到了广泛的应用,如有限元法[7]二DDA 法[8-9]二离散元法[10-12]等三离散元法中的单元在运动过程中单元节点可以分离,更加准确地反映节理岩体的变形特征,因此本文将利用3DEC 离散元软件对隧洞节理围岩的破坏特征进行研究三 通过对不同结构面组合分布的围岩变形和破坏分析,对含节理围岩的破坏模式进行总结三针对不同的结构面分布组合,进行不同的支护加固,对实际工程具有一定的指导意义三 2 节理围岩稳定性及破坏机制分析 2.1 围岩中单一结构面的损伤破坏机理 如图1所示,围岩中存在倾角β二与隧洞中心距离d 的软弱结构面,可按式(1)计算结构面上点A (θ,r )的正应力σ和切应力τ三 σ=1 2(σr -σθ)+12(σr -σθ)cos[2(β+θ)]; τ=τrθcos(2α)-1 2(σr -σθ)sin[2(β+θ)]三 ì? í (1) 式中:σr 为围岩径向应力;σθ为切向应力;τrθ为剪应力;θ为点A 与隧洞中轴线的夹角,当点A 与点B 第35卷第3期长 江 科 学 院 院 报 Vol.35 No.3 2018年3月 Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Mar.2018 万方数据

路面设计原理考试题库解析

1、汽车车型如何分类？为什么要限制轴载？在我国路面设计方法中如何考虑轴载？ 答：(1)道路上通行的汽车主要分为货车和客车两大类。货车分为整车，牵引式拖车，和牵引式半拖车；客车分为大客车，中客车，小客车。交通调查中，一般将汽车分为八类：大型货车，中型货车，小型货车，大型客车，小型客车、拖挂车，集装箱，大中型拖拉机。汽车按轴型（轮轴的组合型式）分类，大致可以将行驶在道路上的车辆分为三大类：固定车身类、牵引车类、挂车类。 (2) 汽车的重量通过车轮传递给路面，轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载能力和结构强度，为了保护路面结构不因超载而破坏，许多国家对汽车的轴载都有限制； (3) 我国路面设计方法中，一般以后轴重100kn作为标准轴载，表示为BZZ—100，低等级公路也可以采用后轴重60kn作为标准轴载，表示为BZZ—60；把不同类型的轴载作用次数换算为标准轴载的作用次数，应遵循两项原则：其一，换算以达到相同的临界状态为标准；其二，对某一交通组成，不论以哪一种标准轴载进行轴载换算，由换算所得的轴载作用次数计算的路面厚度应相同。 路面结构设计和验算使用的交通量是标准轴载累计作用次数。实际计算时，对沥青路面，只将轴载大于25kN的汽车计入；对水泥混凝土路面，只将大于40kN的单轴和80kN的双轴的汽车计入，小汽车，小客车对标准轴载的影响极小，可以忽略不计。 2、双层、三层弹性体系应力、应变位移分析的基本原理及其存在的问题，哪些方法应用这一原理？ (1) 基本原理： 在求解弹性层状体系应力与位移时，采用下列四条基本假设： a. 各层都是由均质的各向同性的材料组成，用弹性模量E和泊松比来表征; b. 假定土基在水平方向和向下的深度方向为无限，其上各弹性层为厚度有限，水平方向为无限； c. 假定路面上表层作用有垂直荷载和水平荷载，认为水平方向的无限远处和最下一层向下的无限深处的应力和位移等于零； d. 各层间接触面上采用完全连续或完全光滑的假定； 根据以上假定，按柱坐标系采用弹性力学中的几何方程，物理方程，平衡微分方程，利用应力函数和汉克尔变换方法，可以解出弹性层状半空间体系中应力和位移分量的一般表达式；然后根据相应的边界条件和层间结合条件，可以确定一般表达式中的待定积分常数。(2) 存在的问题： 我国多年的研究和实践表明，弹性层状体系理论公式是基本适用的，但是由于路面各层材料的力学性质、路面各层之间的接触情况以及实际荷载情况等与理论假设不完全一致，而且路面材料和土基模量的测定方法也不能充分反映它在结构层中的实际工作状态，造成理论计算值与实际值存在偏差；而且，由不同材料结构层和土基组成的路面结构，在荷载作用下其应力应变关系一般呈非线形特征，且形变随荷载作用时间而变化，同时，应力卸除后常有一部分变形不能恢复。因此，严格地说，柔性路面在力学性质上属于非线形的弹—粘—塑—性体。 (3) 壳牌（SHELL）设计法、前苏联柔性路面设计新法以及我国柔性路面设计法均采用这一原理（三层弹性体系）。 粘弹性体：材料在外力作用下产生变形缓慢增加，撤除外力后变形缓慢回复，这种加-卸荷过程中变形不随外力即时达到平衡而有所滞后的现象称为延迟弹性，也称粘弹性。