【摘 要】
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含软弱夹层岩体是岩体工程中较为常见的一种层状复合岩体,这种岩体是由硬岩-软岩-硬岩等不同岩性岩石互层堆积而成。在工程建设及运营周期内,含软弱夹层岩体在自重及外界环境的长期作用下易在软岩附近发生局部或整体蠕变失稳破坏,并最终影响整个岩体的性能。软弱夹层的构造也是影响含弱层岩体力学性能的重要因素。对不同构造的含弱层岩体的力学特性及裂纹扩展演化规律进行研究具有深远的工程实际意义。论文选取砂岩和泥岩作为原
【基金项目】
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辽宁省重点科技创新基地联合开放基金项目“长期蠕变作用下多弱层软岩边坡变形破坏机理研究”（2020-KF-13-06）；
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含软弱夹层岩体是岩体工程中较为常见的一种层状复合岩体,这种岩体是由硬岩-软岩-硬岩等不同岩性岩石互层堆积而成。在工程建设及运营周期内,含软弱夹层岩体在自重及外界环境的长期作用下易在软岩附近发生局部或整体蠕变失稳破坏,并最终影响整个岩体的性能。软弱夹层的构造也是影响含弱层岩体力学性能的重要因素。对不同构造的含弱层岩体的力学特性及裂纹扩展演化规律进行研究具有深远的工程实际意义。论文选取砂岩和泥岩作为原材料,分别设置了不同的软弱夹层倾角（θ=0°、15°、30°、45°）、软弱夹层厚度（h=10mm、20mm、30mm、40mm）和软弱夹层层数（c=1、2、3）,制备了多种不同结构的含弱层岩体试样,并进行单轴压缩和分级加载蠕变实验,同时采用声发射设备采集岩体在加载过程中释放的声发射信号,分析不同构造的含弱层岩体的力学特性及最终破坏模式,基于不计体力的艾瑞应力函数对软弱夹层的应力分量解析式进行推导,并利用连续-非连续方法（CDEM）数值模拟了含弱层岩体的蠕变破坏过程,以探究不同弱层工况下含弱层岩体的力学特性及裂纹演化机理,论文的主要结果与结论如下:（1）推导了含单一倾斜弱层岩体在单轴压缩条件下的应力分量解析解,给出了不同弱层倾角和厚度上交界面的应力分布,认为弱层上交界面顶部和下交界面底部较其他区域更容易发生破坏,且同一位置处的主应力随着夹层倾角和厚度的增大而增大,即夹层倾角和厚度越大,岩体越容易发生破坏,并预测了单轴压缩时含弱层岩体四种潜在的破坏模式。（2）通过对含弱层岩体进行单轴压缩实验,并结合声发射设备实时采集声发射信号,得到软弱夹层特征对岩体力学特性和破坏模式的影响规律。认为含弱层岩体的强度和弹性模量随着弱层倾角、弱层厚度和弱层层数的增加而减小;岩体的破坏模式与加载过程中弱层内应力的分布有关,各组含弱层岩体的破坏主要集中在软弱夹层区域,而硬岩只发生局部破坏,并且声发射震源也主要集中在软弱夹层区域;含弱层岩体在单轴压缩条件下的振铃计数与能量计数可以分为三个典型阶段:上升期、平静期和稳定期。（3）通过对含弱层岩体进行分级加载蠕变实验,同样采用声发射设备采集岩体蠕变过程中的声发射信号,发现含弱层岩体的蠕变总量随着弱层倾角的增大呈增大趋势;随着弱层厚度的增加呈“上升-稳定-激增”的变化趋势;随着层数的增加呈线性增大。弱层倾角为0°和15°的岩体破坏模式主要呈现拉伸劈裂破坏;弱层倾角为30°和45°岩体的破坏模式以剪切滑移破坏为主;含不同弱层厚度的岩体总是沿着弱层剪切破坏面发生滑动剪切破坏;弱层层数为1和2时,岩体的破坏模式主要为剪切破坏,当弱层层数为3层时,岩体的破坏模式为拉剪复合破坏。声发射空间定位结果可以发现岩体破裂过程的声发射震源主要集中在裂纹附近,其他区域出现的声发射事件较少,且分布较为分散。（4）采用连续-非连续方法（CDEM）数值模拟了恒定荷载下含弱层岩体的蠕变破坏全过程,发现含弱层岩体蠕变破坏模式的数值模拟结果与分级加载蠕变实验结果基本吻合。论文有图61幅,表18个,参考文献74篇。
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