上限有限元法節(jié)理巖質邊坡穩(wěn)定性分析

應用極限平衡法,對首鋼水廠鐵礦邊坡的代表性剖面及優(yōu)化方案的各剖面進行穩(wěn)定性分析,分別得到了各種情況下各剖面的整體和局部最小安全系數,并得到以下結論:按照原設計境界開采,邊坡最小安全系數在震動情況下小于1.20,低于規(guī)范值,安全儲備不足,邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),需對其剖面進行相應調整與優(yōu)化。優(yōu)化調整后穩(wěn)定性增強,邊坡達到允許安全系數要求,邊坡安全儲備充足。在此基礎上,應用強度折減法進行數值模擬,初始狀態(tài)下塑性區(qū)分布較淺;參數調整優(yōu)化之后,塑性區(qū)分布向坡底延伸,邊坡破壞方式可能由局部轉變成整體,邊坡可能發(fā)生整體性破壞。計算結果顯示,滑動面與極限平衡法相近,驗證了結果的合理性。

分析了地層巖性特征、巖體應力分布、水、地形地貌特征、坡形、外部動力荷載(如爆破荷載)、工程活動、時間和風化的影響等對層狀巖質邊坡穩(wěn)定性的影響,進而深入了解層狀巖質邊坡巖體穩(wěn)定性和變形失穩(wěn)的破壞機理,為井巷工程實踐提供指導。

巖質邊坡穩(wěn)定性分析中極限平衡法與有限元法的對比——根據工程實例,對一公路巖質邊坡穩(wěn)定性采用極限平衡法與有限元法分別進行計算,對比二者之間的差異,分析產生差異的原因。在安全系數的選用上提出了建議。

傳統(tǒng)巖質邊坡數值分析多是將邊坡概化成連續(xù)均質體或離散剛性單元集合體,前者忽略了結構面的影響,后者夸大了結構面的控制效應,均難以反映真實邊坡巖體中結構面存在、非貫通、隨機發(fā)育的特點。節(jié)理網絡有限元可以彌補這些方法的不足,通過結構面模擬能高度還原邊坡結構特征,在此基礎上的數值分析結果更加可靠；其優(yōu)勢是不僅能分析邊坡應力、位移及塑性區(qū)等特征,還能給出穩(wěn)定性系數、分析變形破壞的演化模式及范圍。介紹了節(jié)理網絡有限元的基本原理及方法,以某花崗巖邊坡為例進行了具體運用。結果表明:該邊坡在天然及地震工況下穩(wěn)定性系數分別為1.57和1.46,處于整體穩(wěn)定狀態(tài)；淺表節(jié)理切割、強烈風化的松動巖體穩(wěn)定性較差,易在外界因素誘發(fā)下發(fā)生滑移-拉裂式失穩(wěn)。實踐證明節(jié)理網絡有限元法為巖質邊坡穩(wěn)定性研究提供了新的思路與方法。

針對弓長嶺露天鐵礦東幫節(jié)理巖體邊坡的結構特征,使用3gsm三維巖體不接觸測量系統(tǒng),進行了結構面調查及統(tǒng)計分析,獲取了結構面傾向、結構面傾角以及節(jié)理跡長、節(jié)理間距的詳細統(tǒng)計數據.基于monte-carlo隨機模擬方法,使用結構面網絡模擬的軟件fracsim3d,得到節(jié)理巖體的三維網絡模型.在建立的三維網絡模型基礎上,采用鉆孔取樣方法獲取節(jié)理巖體的巖體質量指標rqd,結合現場點荷載強度試驗,進而獲取rmr指標,基于hoek-brown經驗方法得到節(jié)理巖體的抗剪強度參數.通過fish語言編程實現了對復雜節(jié)理巖體的精細建模,采用離散元軟件udec對邊坡進行穩(wěn)定性分析.結果表明:邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),局部發(fā)生巖體變形,受順傾結構面控制,邊坡頂部巖體沿結構面產生楔體破壞,局部散體區(qū)域出現掉塊現象.

公路建設在為交通提供便利的同時也會產生許多邊坡巖體,在公路附近的邊坡巖體是一類非常復雜的工程巖體,由于在形成邊坡時所產生的各種巖性的組合、原生的復雜結構面以及在進行公路開發(fā)過程中所造成的擾動,使部分巖體受到卸荷以及風化等作用的影響從而產生相應的變形.本文以某公路某段巖質邊坡為研究對象,采用數值模擬法(有限元強度折減法)對研究區(qū)某巖質邊坡的穩(wěn)定性進行分析,探討數值模擬法在巖質邊坡穩(wěn)定性分析的應用問題.

首先對巖質邊坡進行巖體質量分級,得出邊坡以ⅲ類圍巖為主。在此基礎上,采用有限單元法對該邊坡整體穩(wěn)定性進行分析。研究了天然與地震兩種工況下邊坡的應力場和位移場的變化特征,進而定量評價邊坡的穩(wěn)定性。對該邊坡非線性有限元模型進行強度折減,獲得了邊坡安全系數,在天然工況下為1.78,在地震工況下為1.69。巖體質量分級、應力分布、位移特征和強度折減法分析均表明該邊坡目前整體處于穩(wěn)定狀況。研究成果為巖質邊坡的施工、除險加固提供了參考依據。

以大平掌銅多金屬礦山為背景,利用ansys有限元軟件和強度折減法,研究了采場東部巖質邊坡的穩(wěn)定性。該數值分析方法較好地反映出了巖質邊坡受軟弱夾層及結構面控制的破壞機制。通過模擬,在僅考慮在自重應力的作用下,得出邊坡安全系數為1.0~1.05,說明邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需及時進行加固處理。

通過總結前人對邊坡的研究,分析目前國內邊坡的研究現狀。基于ansys有限元軟件,結合國內某礦邊坡工程實例,通過強度折減法求解準確的邊坡穩(wěn)定安全系數;計算模型采用平面應變摩爾-庫侖匹配d-p準則,模型邊界設置約束條件,在穩(wěn)定系數等于2.86時,解不收斂且塑性區(qū)貫通至坡頂,此時邊坡發(fā)生滑坡,因此該邊坡的邊坡穩(wěn)定安全系數應該取2.85較為準確且合理。

巖質邊坡穩(wěn)定性分析方法及工程應用

極射赤平投影法在巖質邊坡穩(wěn)定性分析中的應用

赤平極射投影法在巖質邊坡穩(wěn)定性分析中的應用

介紹了巖質邊坡穩(wěn)定性研究的發(fā)展歷程和現狀及常用穩(wěn)定性分析方法。結合工程實例,分別用極限平衡法和有限元數值法,綜合考慮兩種方法的優(yōu)缺點,對紅砂巖高陡邊坡進行全面的穩(wěn)定性分析,并針對性的提出經濟合理的治理方案。

ｒｏａｄ?。澹睿纾椋睿澹澹颍椋睿?道路工程 ｗｅｓｔｅｒｎ?。悖瑁椋睿?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｃｉｅｎｃｅ　＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 西部交通科技 ２０１１年第１２期總第５３期５　 文章編號：１６７３－４８７４（２０１１）１２－０００５－００４ 赤平投影法在巖質邊坡 穩(wěn)定性分析中的應用 佘東梅，肖盛燮 （重慶交通大學防災減災工程研究所，重慶?。矗埃埃埃罚矗?作者簡介 佘東梅（１９８５—），女， 四川隧寧人，主要從事 結構防災減災研究工 作；肖盛燮（１９３７—）， 男，四川營川人，教授， 主要從事結構防災減 災研究工作。 基金項目 國家自然科學基金項 目《基于災變鏈式理論 的多種災害演化規(guī)律 探索》（５０８７９０９７） 摘　要：文章基于赤平極射投影法的發(fā)展歷程、概念、原理及相關應用情況，對具體 工程實例的巖質

赤平極射投影法在巖質邊坡穩(wěn)定性分析中的初步應用

巖質邊坡的穩(wěn)定性分析一直是巖土工程中的重要課題之一。綜述了巖質邊坡穩(wěn)定分析的現有方法及研究進展,對主要計算方法極限平衡法和有限元法做了詳細介紹,并聯合使用二者對某個具體工程進行了穩(wěn)定性分析。計算結果表明,采用有限元法和極限平衡兩種方法結合使用來評價巖質邊坡穩(wěn)定性能是可行的,而對于復雜的巖質邊坡,采用多種方法相互校核可以提高評價分析的準確度,這也是今后的研究方向。

利用極限平衡法,對順層巖質邊坡進行雙強度系數折減分析,提出了折減系數增幅比,根據增幅比確定抗剪強度折減原則,當坡體達到極限狀態(tài)時確定其極限折減系數。分別以坡體的張拉裂縫深度和充水深度為單一變量,對比分析坡體穩(wěn)定性發(fā)生變化時內摩擦角和黏聚力對其影響程度,最后根據雙強度折減分析中極限折減系數定義坡體權重安全系數。研究表明:雙強度折減法能夠考慮內摩擦角和黏聚力對坡體的影響程度,對順層巖質坡體進行雙參數折減分析,最終定義雙參數折減中內摩擦角的折減系數值為坡體安全系數,該結果更符合實際工程,能夠為同類問題提供參考。

巖質邊坡穩(wěn)定性受到多種隨機性因素和不確定性因素綜合作用的影響,是影響邊坡工程安全的重要課題。隨著科學的發(fā)展和學者們對于巖質邊坡穩(wěn)定性認識的不斷進步,其發(fā)展逐漸由定性向定量方向發(fā)展,表現傳統(tǒng)研究方法逐步完善,新理論新方法不斷出現并得到應用。邊坡可靠性評價作為一門新學科,其研究方法手段正處于迅猛發(fā)展階段。本文對這些方法的發(fā)展做了簡要的總結,并提出了新的發(fā)展方向,為研究者提供參考。

加錨巖質邊坡穩(wěn)定性評價的極限分析上限法研究

巖質邊坡穩(wěn)定性分析是巖土工程中的重要課題,巖質邊坡穩(wěn)定性受到多種因素的影響,包括地質條件、水文條件、人類活動等。巖質邊坡的穩(wěn)定性分析成果可為邊坡工程的加固設計提供依據。對巖質邊坡進行了介紹,結合工程實例,對巖質邊坡穩(wěn)定性分析辦法以及加固設計進行了詳細探究,以期為類似工程提供借鑒。

巖質邊坡穩(wěn)定性評價以后判別其穩(wěn)定與否,如果其穩(wěn)定性無法滿足安全要求,則需釆取有效的支護或開挖措施對其進行加固處理。本文先對巖質邊坡穩(wěn)定分析方法進行探討,并在此基礎上結合具體工程就其綜合治理措施,談一下個人的觀點和認識,以供參考。

對優(yōu)勢結構面理論及其重要性進行闡述,并將其用于某一高陡巖質邊坡的穩(wěn)定分析工作中。在充分分析相關工程地質資料的基礎上,確定在評測指標上占據優(yōu)勢的結構面。利用赤平投影圖分析各組優(yōu)勢結構面對邊坡穩(wěn)定性的影響程度,得到邊坡剖面相應的控穩(wěn)優(yōu)勢面組合,并將該組合考慮到巖體穩(wěn)定性計算分析模型中。利用極限平衡分析軟件slide綜合評價該邊坡在優(yōu)勢結構面影響下的穩(wěn)定性,并以優(yōu)勢結構面為關鍵因素,提出相應的治理措施建議。