三维方向长度取值对边坡稳定性影响研究.pdf

第 3 5卷第 3期 2 0 1 5年 O 6月 矿 冶 工 程 MI NI NG AND METALLURGI CAL ENGI NEERI NG V0 1 3 5 3 J u n e 2 0 1 5 三维方 向长度取值对边坡稳定性影响研 究 喻进辉 ( 1 湖南省建筑科学研究院， 湖南 长沙 4 1 0 0 0 1 ； 2 湖南省建设工程质量检测中心， 湖南 长沙 4 1 0 0 0 1 ) 摘要： 通过 F L A C 软件建立边坡三维数值模型， 研究了边坡三维方向长度对安全系数的影响。研究结果表明： 边坡三维方向长 度越小 ， 边坡安全系数越大， 随着三维方向长度增大， 安全系数逐渐降低并最终趋于定值； 当边坡三维方 向长度小于边坡高度时， 安 全系数下降明显， 边坡体三维方向长度对其稳定性影响明显； 当三维方 向长度不小于边坡高度时， 安全系数变化不大， 边坡体三维 方向长度对其稳定性影响趋于稳定。 关键词： 边坡； 边坡稳定性； 三维效应 ； 安全系数； F L A C 如 中图分类号： T U 4 5 2 文献标识码： A d o i： 1 0 3 9 6 9 j is s n 0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 5 0 3 0 0 9 文章编号 ： 0 2 5 3 - 6 0 9 9 ( 2 0 1 5 ) 0 3 - 0 0 3 4 - 0 3 I n flue n ce o f Le n g t h in Thr e e Dim e n s io na l Dir e ct io n o n S l o p e S t a b il it y in Nu m e r ica l An a l y s is YU J in h u i ， ( 1 Hu n a n A ca d e m y o f B u il d in g R e s e a r ch ，C h a n g s h a 4 1 0 0 0 1 ，H u n a n ，C h in a ；2 Hu n a n P r o v i n ci a l C o n s t r u ct io n E n g in e e r in g Q u a l it y T e s t C e n t e r ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 1 ， Hu n a n ， C h i n a ) Abs t r a ct ：A 3 D n u me ri ca l mo d e l wa s e s t a b l is he d f o r s l o pe wit h FL AC 。s o f t wa r e S O a s t o e x p l o r e t he in f l ue n ce o f l e n g t h in t h r e e d i me n s io n a l d ir e ct io n o f t h e s l o p e o n t h e f a ct o r o f s a f e t y I t is s h o w n t h a t a s ma l l e r l e n g t h i n t h r e e d ime n s i o n a l d ir e ct io n w il l l e a d t o a h ig h e r f a ct o r o f s a f e t y ，wh ich w il l t h e n d e cr e a s e g r a d u a l l y w it h a n in cr e a s e in t h e v a l u e o f l e n gth a n d t e n d t o b e s t a b l e a t l a s t As t h e l e n g t h is l e s s t h a n t h e s l o p e h e ig h t ，t h e f a ct o r o f s afe t y d e cr e a s e s o b v i o u s l y ， i n d i ca t in g t h e l e n g t h in t h e t h r e e d ime n s io n d ir e ct io n b r in g in g i n g r e a t e f f e ct o n t h e s l o p e s t a b il i t y Ho w e v e r ，a s l e n g t h is n o l e s s t h a n t h e s l o p e h e ig h t ，l it t l e ch a n g e O ccu r s in t h e f a ct o r o f s a f e t y ，i n d i ca t in g t h e e ff e ct o f l e n gth o n t h e s l o p e s t a b il it y t e n d s t o b e s t a b l e Ke y wo r d s ：s l o p e ；s l o p e s t a b i l it y ；t h r e e d ime n s i o n a l e f f e ct ；f a ct o r o f s a f e t y；F L AC 边坡问题一直是工程界研究的热点之一。传统 的 边坡稳定性分析中， 大多采用地质结构分析法或经典 的极限平衡分析法 ， 近年来 ， 随着计算 机技术 的发展 ， 越来越多的研究采用有限元或有限差分的理念来对边 坡进行数值 模拟 ， 从 而得到 边坡 的稳 定性评 价 J 。 但这些研究均是在二维或三维建模的基础上对边坡稳 定性进行计算 ， 而对于建模时边坡三维方 向长度对其 稳定性影响的相关研究 尚少。本文根据 F L A C 强度 折减法 ， 研究了边坡三维方 向长度对边坡安全系数 的影响， 为工程实践提供参考。 1 计算模型与计算方案 在以往的边坡稳定性分析 中， 模型 的选取大多数 是直接将三维 问题转化为二维平面问题 ， 这样 的转化 与实际情况存在些许矛盾 ， 总体来讲有一定局限性 ， 因 为在三维模型中假定下滑体是个六面体， 由上下坡面 、 前后剪切面和两个侧剪切面组成( 如图 1 ( a ) 所示) ， 可 以考虑坡体下滑时的两个侧剪切 面的摩擦阻力 ， 而二 维模型中只假定下滑体是个四边形( 如图1 ( b ) 所示) ， 图 1 边坡下滑体模型 ( a )三维模型 ；( b ) 二维模型 收稿 日期：2 0 1 5 一 O 卜 0 8 作者简介 ： 喻进辉 ( 1 9 7 0 - ) ， 男 ， 湖南宁乡人 ， 硕士 ， 高级工程师 ， 主要从事土木工程检测及管理研究 。 l 直 总 妲 矿冶工程 第 3 5卷 增大 ， 剪切应变增量最大值也在逐渐增大 ， 并逐渐趋于 稳定， 最大值分布的区域逐渐增大， 都集中在坡脚处， 而且剪切应变增量的形状趋于一致。 3 结 论 1 )边坡三维方 向长度越小 ， 边坡 安全系数越大 ， 随着三维方向长度增大， 安全系数逐渐降低并最终趋 于定值 。 2 )当边坡三维方 向长度小于边坡高度时， 安全系 数下降明显， 边坡的三维效应影响明显； 当边坡三维方 向长度不小于边坡高度时 ， 安全系数变化不大 ， 边坡的 三维效应影响减弱。 参考文献 ： 1 何忠 明， 张力 ， 王玲 ， 等 通平高速公 路路堑 高边 坡稳定 性综 合评价 J 矿冶工程， 2 0 1 4 ( 1 ) ： 6 - 8 2 郑颖人 ， 赵 尚毅 岩土工程极限分析有限元 法及其应用 J 土木 工程学报 ， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 1 ) ： 9 2 1 0 4 3 郑颖人 ， 赵 尚毅 ，张鲁渝 用有 限元强度 折减法进行 边坡稳定 分 析 J 中国工程科学， 2 0 0 2 ( 1 0 ) ： 5 7 - 7 8 4 宋婷 ， 何润 洲 极 限平衡 与强 度折 减法 在边坡 分 析 中的对 比 J 山西建筑 ， 2 0 1 0 ( 2 3 )： 1 2 1 1 2 3 5 谭晓慧， 王建国， 王印 边坡稳定的非线性有限元分析 J 岩 土力学 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 8 ) ： 2 0 4 7 2 0 5 0 6 林杭 ， 曹平 ， 李江腾 ， 等 边坡I 临界失 稳状态 的判 定标准 分析 J 煤炭学报， 2 0 0 8 ， 3 3 ( 6 ) ： 6 4 3 6 4 7 7 郑颖人， 赵尚毅 有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用 J 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 4， 2 3 ( 1 9 ) ： 3 3 8 1 3 3 8 8 ( 上 接第 3 3页 ) 过程 中要控制注浆压力和注浆量 ， 根据 围岩吸浆情况 及时调整浆液配 比， 从而达到注浆结束标准 。另外 ， 在 施工探孑 L 和注浆过程 中要加强施工组织管理 ， 合理安 排平行作业， 减少探治水时间。该矿斜坡道工程通过 采取上述措施， 探治水效果良好， 缩短了施工工期，