三峽船閘高邊坡巖體的細觀損傷及長期穩定性研究

隨著人類使用水力發電的逐步增加，三峽船閘作為放水及水流控制工程的重要組成部分，也逐漸得到了廣泛的應用，但是作為大型建筑結構，其穩定性和安全性問題一直是工程實踐中的難點。在船閘高邊坡巖體發生細微損傷后，巖體局部的強度將受到影響，長期發展下可能引起巖體穩定性問題，因此必須進行深入的研究。本文旨在探討三峽船閘高邊坡巖體的細觀損傷及長期穩定性問題。

一、船閘高邊坡巖體損傷機理分析

船閘高邊坡巖體的損傷機理主要包括裂隙擴展、力學性質的改變和孔隙壓力等。引起裂隙擴展的主要原因為巖體受到剪切應力、張力或壓力等作用下其內部的裂紋逐漸擴展，最終導致局部的斷裂。巖體內部的應力狀態會影響其物理性質，而巖體的物理性質會進一步影響其力學性質，從而導致其局部的力學性質的改變，這將進一步加速細觀損傷的發展。孔隙壓力是另一個引起巖體損傷的重要因素，其來源包括巖體內部的化學反應、溫度變化、流體運動等。

二、船閘高邊坡巖體的細觀損傷分析

船閘高邊坡巖體的細觀損傷是指巖體內部的細小裂縫、微孔隙等小尺度結構的變化。巖體內部存在的微觀缺陷常常會帶來宏觀的影響，進而導致巖體的斷裂或塌方等事故的發生。因此，對巖體內部的微觀結構進行“體視圖”研究，可揭示巖體內在的結構和自身的物理機制。本研究采用物理實驗與數值模擬相結合的方法來對船閘高邊坡巖體的細觀損傷進行分析。

物理實驗

本研究采用巖石力學試驗系統（Instron）對不同應力下的巖樣進行拉伸實驗、剪切實驗以及壓縮實驗，并分析不同應力下巖樣內部的裂縫分布及擴展情況。實驗結果顯示，當巖樣受到較大的拉伸應力時，巖體

內部裂縫比較難產生，但是當巖樣受到較大的壓縮應力時，巖體內部的裂隙有較大概率發生。此外，在鏟洞區，由于它的明顯偏離切線方向，很容易導致主裂隙產生，并且與此同時，大量的細小裂紋沿著主裂隙擴展，導致巖樣的劣化。

數值模擬

本研究采用有限元分析軟件（Abaqus）對不同應力情況下船閘高邊坡巖體的應力場分布、應變場分布及細觀結構的演化進行模擬研究。模擬結果顯示，巖體內部的應力集中區域往往是巖體發生細微損傷的重要區域，而且，這些地方的細微損傷往往會逐漸擴展，并導致巖體的整體穩定性受到影響。此外，模擬中也發現孔隙壓力的引入會導致巖體內部的裂縫產生，從而進一步影響巖體的穩定性。

三、船閘高邊坡巖體長期穩定性分析

巖體的穩定性是影響巖體安全性的關鍵因素，船閘高邊坡巖體穩定性的長期分析是實現其安全的必要條件。本研究采用隨機有限元法對巖體的長期穩定性進行分析，其中考慮了孔隙壓力變化以及巖體細微損傷的演化。通過計算參數變化的概率分布函數，可以得到巖體長期的穩定性預測。

分析表明，船閘高邊坡巖體的長期穩定性主要取決于孔隙壓力的大小和分布以及巖體細微損傷的演化情況。此外，巖體內部的應力分布也是長期穩定性的重要影響因素。綜合分析這些因素，可以得出船閘高邊坡巖體長期穩定性比較好的可能性與穩定性，判斷船閘高邊坡巖體的安全性。

結論：

船閘高邊坡巖體的細觀損傷以及巖體長期穩定性問題對于巖體的安全性至關重要。從物理實驗與數值模擬相結合的角度來看，船閘高邊坡巖體在不同應力狀態下會產生不同的損傷，這些損傷會給巖體的穩定性

帶來直接影響。隨機有限元法是分析巖體長期穩定性的有效手