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性的破坏。
完全破坏阶段:K≥6.6时,模型产生滑移破坏,各结构面的温度不再有明显变化,内部位移计
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也不再出现明显拐点;此时,结构面已经产生贯穿性裂缝破坏。
由图 12中可见,K<1.2时,模型表面的温度变化不明显;K = 1.2 时,结构面 f115温度折线出现
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拐点,表面温度开始上升;此时结构面开始发生错动,产生摩擦。K = 1.6时,结构面 10f2、f114温
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度折线出现拐点后温度开始上升,此时该结构面也开始产生位移。K = 6.2时,结构面 10f2的温度再
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次出现拐点,后续结构面的表面温度不再继续增加,结构面已经破坏。K = 6.6时,结构面 f114的温
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度折线再次出现拐点;K = 6.8 时,结构面 f115的温度折线再次出现拐点,且表面温度不再增加;此
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时三个结构面已完全贯通,形成较大的滑移通道。
4.3 结构面温度与应变关系分析 为更好地反映随超载倍数的上升,结构面温度变化与破坏进程的关系。
将试验所得的结构面温度数据、内部位移计得到的相对位移数据输入三维坐标生成曲面图(见图 12)。
图 12 结构面温度应变关系
从图中可以看出:随着超载倍数增大,软弱结构面之间相互摩擦导致温度 逐 渐 升 高, 这 与 试
验结果基本一致,表明温度场分布在一定程度上反 映 了 模 型 中 结 构 面 之 间 发 生 相 对 变 位 的 大 小。
各结构面在相同应变条件下,受超载倍数的影响较小,基本不随超载倍数的变化而发生改变; 结
构面受应变的影响较大,在同一超载 倍 数 下, 温 度 随 应 变 的 增 长 显 著 增 加。 f114结 构 面 由 于 离
地基表面较远,受超载水压力影响相 对 较 小, 温 度 变 化 相 对 于 其 他 结 构 面 较 小; f114结 构 面 受
其他结构面影响,温度产生 的 突 变 较 大。 f115断 层 与 10f2断 层 与 应 变 呈 现 正 相 关 增 长。 试 验 可
以近似模拟出模型内部应变与温度的变化规律,填补了地质力学模型试验中由能量角度监测破 坏
的空白。
5 有限元验证与热成像探测效果评估
5.1 非线性有限元计算 为多方面验证红外热成像技
术在地质力学模型试验中的可行性,采用三维非线性
有限元方法对模型进行补充计算 [26 - 27] 。本次有限元分
析选用 AnsysWorkbench18.0对 模 型 试 验 结 构 进 行 验
证,并根据守口堡 CSG坝各项尺寸参数,对双斜面地
基适当简化后进行有限元建模 [28 - 29] ,突出结构面 f114、
f115和 10f2对整体的稳定影响。计算模型见图 13,计
图 13 有限元网格剖分示意图
算结果见图 14。
当 K = 2.0时,10f2塑性区 延长 至 f114处,结构
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面 F31也有塑性应变;K = 4.0 时,10f2处的塑性区已经贯通,f115末端的塑性应变增大,f114下部
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的塑性区域有所增加;K = 6.4时,10f2、f114、f115结构面塑性完全贯通;当 K = 6.6时,计算结果
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不收敛 [30 - 31] ,说明模型已经发生失稳。
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