地質巖土英文文獻翻譯-資料下載頁

　　

【正文】 適的；否則，基于斷裂力學原理獲得的結果更可以接受。隨后，為了所設計巖質邊坡的穩定性，一些新的解析關系被提出去測定完全灌漿錨桿的長度和直徑。最后，為抵抗巖石彎曲傾倒破壞而進行的快速設計，根據一些設計曲線，一個形象化的方式被提出，通過這種方法巖質邊坡的傾角和所有完全灌漿錨桿的長度是可以確定的。此外，一個案例研究已經被用于實際驗證所提出的方法。關鍵詞 地質結構缺陷，原位巖石結構的弱點，臨界裂隙長度第一章 簡介巖體是在億萬年中形成的天然物質。由于它們形成過程中和形成之后一直受到大的變化的縱橫向壓力，通常，它們是不連續的并包含許多裂隙和裂縫，受到施加壓力的作用，有時產生節理群。有時這些壓力不足夠高以創建單獨的節理結構面，但它們能產生微縫和微裂紋，這種結果不能被視為產生獨立聯合集。雖然這些微裂紋影響并不明顯與大型聯合集比較，但它們可能會導致原位巖體地質力學性能的急劇變化。此外，在許多情況下，由于原位巖體的解散、微小的泡狀空腔等產生，這會造成了原位拉伸強度嚴重下降。因此，一方面不應該用在實驗室獲得的強度取代原位強度；另一方面，由于復雜參數的相互作用測量原位巖石抗拉強度是不切實際的。因此，一種去估算拉伸強度的適當方法被尋求。本文根據過固體和斷裂力學原理，在測定地質結構缺陷對彎曲傾倒破壞的影響上一個新的方法被提出。第二章 地理結構缺陷對彎曲傾倒破壞的影響如前所述，Majdi 、Amini （研究[10] ）和 Amini （研究[11]）等，已經證明準確的安全系數接近一系列斜巖柱依次類推，就等于疊加傾斜的懸臂梁。根據極限平衡方程，存在于各種截面梁中的彎矩M和剪力V可如下計算出： (5) ( 6)由于傾斜疊加巖柱受到其自身的重量造成均勻分布載荷，因此，最大剪切力和力矩存在于非常固定端，即在x=Ψ： (7) (8)如果方程（1）中的Ψ代入方程（7）及（8），等效梁的剪切力和最大彎矩的大小計算如下： (9) (10)其中C是一個無量綱幾何參數，與巖質邊坡的傾向，總破壞面和存在于巖體中不連續巖石的傾角相關。Mmax 和Vmax將分別產生法向（拉伸，壓縮）的應力和臨界面上的剪應力。然而，它們共同作用將導致巖柱破壞。巖石受拉應力和最大剪切力共同作用與單獨受拉伸應力作用的影響相比是可以忽略不計的，這很容易理解。因此，結構上的缺陷減少了巖柱截面承擔負荷的能力，為了達到有效的最終目的，增加堅硬區域的應力集中。因此，巖柱原位拉伸強度和剪切的共同作用可能被忽略，只有由于最大彎曲應力引起的拉應力可以被使用。巖體地質結構缺陷定量影響的測定可以基于以下兩種方法調查。在這種方法中，這的確是一個老辦法：當薄弱環節的負荷被刪除時，他將轉移到鄰近地區的堅固區域。因此，巖柱中的堅固部分由于超載和應力集中，最終因相互作用而過早失效。在本部分，為了分析彎曲傾倒破壞上的地質結構缺陷,一系列橫截面上的裂縫已被設為藍本。通過方程（9）和把薄弱環節的負載轉移到有較高的承載能力區域的假設，最大應力可以通過以下公式： （11）因此關于方程(11)，為了測定在露天挖掘和有地質結構缺陷的地下洞室抵抗彎曲傾倒破壞的安全系數，提出下列公式： （12） 從方程（12）可以直接的推斷：以固體力學原理獲得的抵抗彎曲傾倒破壞的安全系數與地質結構缺陷的長度或裂縫的長度無關。可是，它與無量綱參數“節理持久”相關，k在本部分前面已經定義。圖（2）代表參數k對巖質邊坡臨界高度的影響。這些數據也顯示了有潛在彎曲傾倒破壞巖體（1）的極限平衡。圖2：在固體力學原理上測定的有潛在彎曲傾倒破壞巖質邊坡的臨界高度1924年Griffith通過完成全面的玻璃試驗，得出的結論是脆性材料的斷裂是由于裂紋尖端產生的高應力集中造成裂痕擴大產生的（圖3）。Williams在1952和1957年和Irwin在1957年曾提出了一些關系，單端裂紋周圍的應力在受無限拉伸載荷條件下的研究[14]，[15]和[16]。他們在方程中介紹了一個新的參數 “應力強度因子”，它表明在裂紋尖端的應力狀態。因此，如果這個參數在實驗室里能定量的確定，那么相應的安全系數（基于斷裂力學原理的破壞判據）可能被計算出來。圖3：拉伸載荷作用下單端裂紋尖端的應力集中同樣的，有潛在彎曲傾倒破壞巖柱中存在的地質結構缺陷可效仿計算出。正如本部分前面提到的，可用一個保守的方法仿效裂縫，就是假定破壞面的最大拉應力處是裂縫位置。如果巖體中存在的地質結構缺陷，用總破壞面內一系列裂縫模擬，通過斷裂力學原理，一個測定抵抗彎曲傾倒破壞的安全系數的方程被提出如下： （13）其中是臨界應力強度因子。方程（13）表明基于斷裂力學原理計算的抵抗彎曲傾倒破壞的安全系數與“聯合持久”和“裂縫長度”直接相關。因此存在于巖柱中的裂縫的長度在應力分析中有重要的作用。圖10顯示了裂紋長度對巖質邊坡臨界高度的影響。這些數據代表了有潛在彎曲傾倒破壞巖體的極限平衡方程。由此可以看出，一個裂紋長度的增加導致巖石邊坡臨界高度的下降。相反的是根據固體力學原理方程（13）或圖4表明：巖柱開始破壞或者裂縫開始發育。圖4：在斷裂力學原理的基礎上對潛在彎曲傾倒破壞巖石邊坡臨界高度的測定第三章 兩種方法結果的比較圖4的曲線分別代表了方程（13）。這些數據基于固體力學和斷裂力學原理定量的反映了地質結構缺陷對彎曲傾倒破壞的影響。為了方便應用，這些方程被應用于以下物理和力學性能條件下的研究： ，γ=20kN/m3，k=。在任何研究實驗中，一個安全和穩定的邊坡高度均可以單獨地用方程（12）和（13）確定。兩個方程得到兩個不同的坡度高度，其中必須采取最小高度作為一個最可以接受的值。通過方程（12）和（13），推導出了裂紋長度，在此部分被稱為裂紋臨界長度，可以計算如下： （14a）是裂縫平均臨界長度的一半。由于出現在方程（14a）兩邊，裂紋的臨界長度可通過試驗和誤差的方法計算。如果相對于巖柱的厚度裂紋長度過小，t/(t?2ac)的比值會稍大一點。因此，如果忽略分母中裂縫的長度，這個比值將變為1。在這一部分方程（14a）簡化為下面的公式，其中裂紋的臨界長度可直接計算： (14b)我們必須牢記方程（14b）與方程（14a）相比將導致裂紋臨界長度偏小。因此，對于適當的確定巖體中地質結構缺陷對彎曲傾倒破壞的定量影響時，以下三個條件必須加以考慮：(1) a=0； (2) a；(3) a。在第一種情況下，巖柱中沒有地質結構缺陷，因此方程(3) 將用于彎曲傾倒的分析。在第二種情況下，地質結構缺陷的長度遠遠小于裂紋臨界長度，巖柱由于拉應力產生破壞，故在固體力學原理基礎上的方程（12）將被應用。在第三種情況下，地質結構缺陷的長度遠遠大于裂紋臨界長度，巖柱因裂縫變大產生破壞，在斷裂力學原理基礎上的方程（13）將被用于分析。方程（12）和（13）對極限平衡方程的結果如圖11所示。為了更準確地比較方程（3）的研究結果，這代表了沒地質結構缺陷的巖柱也以相同的數據被顯示。由于一個裂紋長度的增加并沒有直接影響方程（12），這是本文前面提到的，它是根據固體力學原理而非斷裂力學原理推導出的，因而它會導致安全系數值的降低。為了更深入的比較，裂紋長度為不同的值時，方程（13）的結果也顯示在圖11中。從圖中可以看出，如果裂紋長度小于臨界長度時，基于固體力學原理將產生最小邊坡高度。但是，如果裂紋長度的增加超出臨界長度，根據斷裂力學原理裂紋尖端的高應力集中將導致巖柱破壞，這推導出最小邊坡高度。因此，裂紋臨界長度計算是至關重要的。第四章 有潛在彎曲傾倒破壞穩定巖質邊坡的估計巖石邊坡和溝道，除了土壤和巖石填入的高度取決于自然地形，因此必須考慮理想的安全的邊坡設計。有潛在彎曲傾倒破壞的巖體，相對于巖質邊坡中的裂縫長度可以通過本文之前提到的方程（3）、（12）和（13）計算出來。這些方程可以轉換成一系列設計曲線能很容易地選擇斜坡，以及取代冗長的手工計算。圖1114和15顯示了幾種有潛在彎曲傾倒破壞的設計曲線。如果巖柱現有裂縫長度小于裂紋臨界長度，基于固體力學原理可以使用設計曲線得到如圖12和13所示，這是巖質邊坡的設計目的。如果巖柱現有裂縫長度大于裂紋臨界長度，基于斷裂力學原理派生的設計曲線（如圖7和8所示）必須用于邊坡設計的目的。總之，為了去誒的那個巖質邊坡的高度、巖柱的厚度和參數(H2/t)，這些設計曲線被設計，通過設計曲線設計穩定的邊坡。我們必須牢記，上述所有設計曲線僅在=1前提條件下是有效的平衡狀態。因此，根據上述設計曲線設計邊坡時，為了達到最終設計安全的目的，必須降低基于安全所需的因素。例如，如果一個特殊巖質邊坡被賦予以下條件（研究17）：k=， φ=10176。， σt=10MPa,，γ=20kN/m3， δ=45176。，H=100m，t=1m，aca=m，通過圖12設計坡度將是63 176。它僅代表了臨界平衡條件。因此，最后安全坡度可以取比上面提到值小的任何一個值，這完全是較少依賴所需的安全因素。圖5：基于固體力學原理有潛在彎曲傾倒破壞的巖柱在k=圖6：基于固體力學原理有潛在彎曲傾倒破壞的巖柱在k=圖7：基于斷裂力學原理有潛在彎曲傾倒破壞的巖柱在k=圖8：基于斷裂力學原理有潛在彎曲傾倒破壞的巖柱在k=第五章 有潛在彎曲傾倒破壞巖體的穩定性在彎曲傾倒破壞過程中，巖柱間彼此滑動，以至于在拉伸載荷作用下它們自身重量增加導致現有的裂縫擴展和產生破壞。因此，如果這些滑動不知何故被阻止，那么預期的穩定性將大大降低。因此，用完全灌漿錨桿作為一個有用的工具，在提高巖柱穩定性上有很大的作用，如圖7中[5] 和 [6]所示。但是，一定要考慮到完全灌漿錨桿并不是唯一增強有潛在彎曲傾倒破壞巖柱穩定性的方法。因此，根據以上情況，將降低坡度，注漿，錨固，擋土墻等相結合的方法可能比單獨使用完全灌漿錨桿能更有效的得到應用。本文提出了一種確定完全灌漿錨桿規范的方法以增強巖體穩固。文章中提到的方程（15）、（16）、（17）、（18）、（19）和（20）是非常重要的，他可以被實踐者和工程師作為指引來定義為了穩定有潛在彎曲傾倒破壞巖體中預期完全灌漿錨桿的規范。因此，最后的規格必須被工程判斷檢查才能應用于巖體。為了確定因抵抗彎曲傾倒破壞穩定巖柱的錨桿所需長度，本文提供的計算公式都可以使用。在方程（12）和（13）中，如果安全系數被任何一個允許值取代，計算參數t將顯示混合巖柱的厚度，他可以等于安全的錨桿長度。因此，完全注漿錨桿需要的長度可以通過本文已經提出的以下公式基于以下情況確定。圖9：有潛在彎曲傾倒破壞巖柱在完全灌漿錨桿作用下的穩定性情況一：當a時，以固體力學原理為基礎： (15)情況二：當a時，以斷裂力學原理為基礎 (16)Fss是允許的安全系數，T是完全灌漿錨桿的長度，Ω是錨桿縱軸和巖質邊坡法向線的之間角度。方程（15）和（16）能被轉為一些設計曲線。在某些情況下，一個具有長度T的單錨桿可能因穿過有潛在彎曲傾倒破壞巖柱的總破會面而無法保證巖柱的穩定性。在這種情況下，巖柱可以以循序漸進的方式增加以致于該巖柱裂縫的厚度等于T。方程（17）代表了存在于任何錨桿截面內的剪應力。因此，無論在任何剪切力和橫截面內剪應力可以由以下列出的方程計算出： （17） （18）其中V是縱向剪切力作用，τ是剪應力函數，和Q（y）是初始慣性力。根據極限平衡方程，在每一梁的任何截面上，剪應力與存在于相應縱切面的應力相等。因此在梁縱截面內總的剪應力可以計算如下： （19）錨桿橫截面內插入的剪應力也等于縱向施加的總作用力。因此，錨桿橫截面上施加的剪應力可以計算如下： （20）結論在本文中，有潛在彎曲傾倒破壞的原始巖柱中存在的地質結構缺陷可以被一系列中央裂縫模擬。然后，在固體和斷裂力學原理的基礎上一些用于分析穩定性和巖質邊坡穩定的新方程被提出。研究的最終結果列出如下：地質結構缺陷在巖質邊坡的穩定上，特別是在彎曲傾倒破壞上扮演著重要的角色。基于固體力學原理取得的研究成果表明，裂縫的長??度對安全系數的測定沒有影響，而聯合持久將導致裂縫長度相當大的變化。另一方面，在斷裂力學原理基礎上，巖石裂縫的長度和聯合持續值雙方對安全系數都有強烈的影響。裂縫的臨界長度代表了通過固體力學和斷裂力學這兩種方法得到結果的等效性。如果裂紋長度小于臨界長度，是在固體力學基礎之上的巖柱破壞；但是，如果裂紋長度的增加超出臨界長度，是在斷裂力學基礎上因裂縫尖端高應力集中造成的巖柱破壞。目前提出的一些方程被轉化為一些設計曲線可便以應用和簡化為測定有潛在彎曲傾倒破壞巖質邊坡臨界高度冗長的人工計算。在固體力學和斷裂力學兩種原理的基礎上，為了有潛在彎曲傾倒破壞巖質邊坡的穩定性，本文提出了一些方程測定完全灌漿錨桿的安全長度和直徑。為了計算的簡單和有潛在彎曲傾倒破壞巖質邊坡的穩定性，一些設計曲線被提出，去測定巖柱中完全灌漿錨桿的長度。Galandrood礦邊坡的穩定性分析表明：文中提出的新方法非常適合彎曲傾倒破壞的分析。23