石窟顶板流变断裂过程的数值模拟与反演分析

龙游石窟5号洞顶板在多处有破坏痕迹和离层变形,经现场调研和实测,在洞室出口处顶板离层变形达75～78mm,侧面岩层出现悬臂梁式的破断现象。为了探讨龙游石窟5号洞顶板破坏过程,了解洞室的长期稳定性,基于最大拉应力追踪法和岩石断裂过程的反演数值模型,利用现场实测破坏形态及变形数据,对5号洞进行了流变断裂过程的数值模拟与反演分析。在反演分析过程中,运用正交试验方法,设计了27种数值模拟方案,通过正交试验设计的直观分析,获得了洞室顶板岩层与薄夹层的流变参数和其他敏感参数的最佳组合方案。利用所获得的参数最佳组合方案,对洞室进行了长期稳定性分析和流变断裂过程的数值模拟,数值模拟结果表明,在洞室出口处顶板离层变形达54.24mm,断裂部位与现场破断部位基本相同。此外,流变模拟分析中出现在洞室深部的顶板离层也十分明显,这一现象与现场观察到的表观变形形态比较相近。