摘要：水—岩相互作用机制是边坡长期稳定性研究中的关键问题。针对目前水—岩作用研究中试验设计和研究对象与工程实际存在差异,导致边坡岩体渗流损伤机制不明晰的问题,利用自主研发的岩石剪切—渗流耦合试验装置,开展了高压渗流条件下的饱水砂岩剪切试验,分析了渗透水压对砂岩抗剪切强度、剪断面破坏程度以及法向应力—变形影响规律。结果表明:渗透水压对砂岩力学性质具有劣化作用,渗透水压力越大,饱水状态下砂岩抗剪强度、峰值法向变形与峰值剪切变形越小;当砂岩剪应力达到屈服点后,剪应力受裂纹贯通影响,会产生不同程度的剪应力降;在屈服破坏阶段,砂岩法向变形与法向应力变化在时间点上存在对应关系,两者变化规律反映了砂岩内部裂纹在该阶段的扩展情况;在剪切过程中,次级裂纹呈对称出现,随着渗透水压力增大次级裂纹逐渐减少甚至消失,剪断面趋于平整。研究成果可为连续强降雨作用下高陡边坡长期稳定性研究奠定基础。

摘要：为提升岩石剪切渗流试验系统中辐射渗流剪切盒的流体密封性能,基于自主研发的新型岩石剪切渗流试验装置提出3种辐射渗流密封装置的结构设计方案:密封圈横向预压缩密封、硅胶垫法向压缩密封以及密封圈法向预压缩密封,并分别对其进行大变形数值模拟和试验验证。结果表明:(1)密封圈横向预压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小无关,而与岩样上端面平整度和平行度密切相关,流体密封压力较为稳定,密封水压力在0.72 MPa上下波动;(2)硅胶垫法向压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小呈正相关,在法向荷载允许范围内密封垫客观上具有密封压力阈值,在3.3 MPa法向荷载作用下密封水压力最大值可达到1.62 MPa;(3)密封圈法向预压缩密封既具备硅胶垫法向压缩密封的优点,还克服了硅胶垫密封性能依赖法向荷载大小的缺陷,可在较低的法向荷载状态下实现相对较好的密封效果,最大密封压力可达到2.45 MPa。数值仿真结果表明,对于密封圈法向预压缩密封,扩大密封圈直径并不能明显提高密封性能,而改变密封圈材料对密封性能影响较大。研究结果可为突破目前剪切渗流试验设备5 MPa水压力密封的极限及优化剪切盒密封装置结构设计提供了理论参考和研发借鉴。

摘要：含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。