冻融循环作用下危岩体滑移破坏数值优化分析

摘要

冻融循环作用是寒区危岩体崩塌失稳的主要诱因，对寒区危岩体滑移破坏的孕灾因素进行数值优化分析尤为重要。首先，基于极限平衡理论，考虑危岩体贯通段结构面冻胀力、未贯通段岩石黏聚力劣化及冻结深度演化，建立冻融循环作用下滑移式危岩体稳定性分析模型；其次，基于岩石冻胀理论，考虑冻结过程中水分迁移推导得到贯通段冻胀力计算方法；再次，将岩石细观孔隙抽象为无数圆形孔洞，根据圆孔扩张理论和莫尔–库伦屈服准则分析孔隙冻胀破坏过程，构建冻融循环作用下未贯通段岩石黏聚力细观劣化模型；最后，通过改进Stephan经验公式得到未贯通段岩石冻结深度随冻融循环次数演化的计算方法。结合工程算例分析各敏感参数对危岩体稳定性的影响发现：滑移式危岩体稳定性随冻融循环次数的增加呈先快后缓的下降趋势；危岩体稳定性系数与冻结温度呈正相关，相同冻结温度下，危岩体稳定性系数的下降随冻融循环次数增加出现明显的边际递减效应；危岩体稳定性系数与岩屑流失比呈负相关，且岩屑流失比会同时改变稳定性劣化趋势和劣化程度，控制岩屑流失比有利于寒区危岩体的长期稳定性。

关键词

冻融循环 / 极限平衡 / 冻胀力 / 细观劣化 / 冻结深度 / 岩屑流失