摘要
我国滑坡地质灾害广泛发育、危害深重。历经长期探索，国内外学者陆续指出，某些岩质斜坡潜在滑面上存在承受应力集中且提供关键承载作用的地质结构——锁固段，这类斜坡可被称为锁固型斜坡。进一步研究表明，该类斜坡潜在滑面往往存在多个锁固段。显然，若能从锁固段破坏机理入手，则有可能从根本上解决该类滑坡的预测问题。然而，前人关于锁固段破坏机理的研究主要涉及单个锁固段的情况，且尚未系统阐明锁固段结构特征和赋存条件的影响。本文采用数值模拟、理论分析与室内实验相结合的技术路线，围绕多锁固段体系破坏机理开展了系统研究，取得了如下主要成果: (1)自主研发了一项基于质点速度波形分析的新型声发射模拟技术，可用于表征锁固段数值模型的渐进性破坏和识别破坏过程中的关键力学特征点; (2)定量化地定义了岩桥型锁固段:发现当节理连通率约在[0.2，0.8]区间内时可将未贯通部分定义为岩桥型锁固段; (3)提出了界定锁固段的依据:间距效应研究表明，若多个非连续体间距较近且间距占比低于约20％则视其为同一锁固段，反之则视其为多个锁固段;长度比效应研究表明，若多个非连续体尺度比约在[1∶0.6，1∶1.8]区间内，则视其为多个锁固段，反之则较小尺度的非连续体不能被视为锁固段; (4)定性与定量相结合全面描述了多锁固段的破裂演化过程:锁固段位移场呈向远离加载方向传递和衰减的非对称弧形，锁固段应力场呈先增后减的对角线型应力集中，二者均直观反映了多锁同段的累进性破坏过程;各锁固段破裂声发射特征具有相似性，即均在体积膨胀点和峰值强度点处出现密集声发射活动;基于上述位移场/应力场和声发射特征，综合确定了多锁固段的贯通次序，即多锁固段基本按距加载端由近及远依次发生贯通;基于上述研究结果揭示了多锁固段体系破坏过程中的能量迁移规律，即近加载端锁固段损伤累积至其峰值强度点破裂贯通时，所释放的部分应变能迁移至远加载端锁固段，导致后者刚度增加从而加速破裂至其体积膨胀点，进一步加载则后者损伤累积至其峰值强度点时又会发生破裂贯通，所释放应变能又会传递至下一个更远加载端锁固段，如此循环直至所有锁固段发生贯通，多锁固段体系彻底失稳;上述多锁固段累进性破坏次序与能量迁移规律受锁固段尺度、长度比、间距、裂缝宽度、围压、加载速率影响均较小，因此具有一定的普适意义; (5)评价了本研究中影响多锁固段体系力学性能的因素，其贡献率排序为:加载速率＞围压＞裂缝宽度＞锁固段间距，据此建议锁固型滑坡防治宜从加载速率和围压入手; (6)探讨了锁固段脆性破裂理论的适用范围:该理论受锁固段间距、裂缝宽度、围压等条件影响均较小，但受加载速率影响较大，推断该理论在滑坡、地震等慢加载情况下具有良好的适用性。
NETL