基於小變形與大位移分析的滑坡全過程及機理研究

滑坡災害的本質是岩石的破壞問題。傳統的邊坡穩定性分析方法多數是基於均勻、連續介質力學的理論框架，難以對岩石的破裂過程與巖體工程災害進行有效的分析。本項目基於“巖質邊坡細觀巖體微破裂聚積和演化漸進發展是邊坡宏觀失穩前兆”的學術思想，以及“脆性破裂孕育在小變形之中”和“岩石的非線性源自岩石的非均勻性”兩個基本認識，提出基於小變形和大位移原理的滑坡災害全過程分析方法研究新思路。通過實現岩石破裂過程分析RFPA方法與非連續位移分析（DDA）方法程序上的耦合，從而實現巖體從變形、破裂到巖塊運動的全過程的模擬。利用離心機方法驗證模型的可靠性。通過系統地研究高陡巖質邊坡破壞過程中微破裂的萌生、發育、擴展、相互作用和貫通的機理，探索巖質邊坡漸進破壞過程中應力場和損傷累積演化基本規律，提出高陡巖質邊坡穩定性評價標準與災害預測設計方法，研究成果具有理有理論價值和實際的工程意義。

滑坡災害的本質是岩石的破壞問題，本項目基於“巖質邊坡細觀巖體微破裂聚積和演化漸進發展是邊坡宏觀失穩前兆”的學術思想，以及“脆性破裂孕育在小變形之中”和“岩石的非線性源自岩石的非均勻性”兩個基本認識，提出基於小變形和大位移原理的滑坡災害全過程分析方法研究新思路，開發了用於巖質邊坡從連續到非連續全過程分析的非連續位移分析（DDA）方法。同時，提出的巖體缺陷模型統一建模方法，開發了CT-RFPA軟件，實現了基於CT掃描數據生成數值試樣模擬，將損傷過程滲透模型嵌入RFPA中，實現了基於PC機與跨平台的數值模型的並行求解等。在DDD方法中，通過推導統一的總體平衡方程，以聯合求解連續問題和非連續問題，實現了利用統一的計算模型同時模擬連續的子區域和非連續的結構面的力學行為；通過構建特定的破裂序列，溝通連續介質與非連續介質方法，實現了岩石材料從連續介質到非連續介質的自動轉化；通過建立統一的分析框架，完整概括岩石小變形階段的破碎過程與大位移階段的運動與接觸過程，實現了岩石材料破壞失穩的全過程模擬。DDD方法的模擬結果與理論分析、前人的研究成果和試驗數據能夠很好地相互印證，已經表現出來了明顯優於傳統數值方法的獨特優勢。 ^[1]