（固体力学专业论文）边坡稳定性分析的弹塑性有限元模型及应用.pdf

摘要 摘要 本文针对商陡岩石边坡稳定性分析，建立了边坡稳定性分析的弹瓷性有限元模型， 并采稍d r u c k e r - - p r a g e r 屈服准则，遮用a n s y s 软件作为计算分析工：鼠，对厂坝露天矿 赢睫岩石边坡瓣稳定性进行了具体分掇。 为了对比，本文档边坡的计算分析中考虑了以下两种情况： 1 台攀麓逮棱褒滚下拳稻攥酸凌力鼍筝爨下翡稳寇瞧。 2 不含断层边坡在地下水和爆破动力作用下的稳定性。 貉上述两耪猿嚣与廷考虑霪力影嫡下豹边皱稳定瞧进行了对比分辑。结架表璃，工 程开挖后，边缎产生的位移、变形、应力、应变均符合一般规律，具体体现以下几方麟： 1 位移场星现出边坡的上部大，下部，j 、。 2 ，应力场和应变场在边坡边界中下部和断层处鸯很明显的集中。 3 塑性应变在边坡的边界处及断层处很集中，尤其是在重力、地下水和爆破动力 共圜佟瘸下我边坡在戆屡处发生了缀骥显懿塑链应变，几乎鸯羹遵现象。 本文利用强度折减有限元法计算出边坡的蜜全系数，通过比较得到以下结论： 1 含凝黧戆边缓每不舍瓣瀑懿逸旋稳毙较，毒誊者豹安全系数院蕊者弱安全系数癸 小，在相同的条件下，后者比前者壤体上要稳定，说明断层的存在对予一个边坡本身的 稳定羧起着很蓬要豹作孀。 2 同边坡在只考虑自熬作用祭件下的炭全系数最大，在爆破动力影响下的稳定 安全系数次之，在考虑爆破动力和地下水综合影响下的安全系数最小，其结粜说明地下 水和生产爆破动力对遗坡的稳定性影晌较大，是不容忽视的罄观影确因素。 根据计算分析结果可以预测：厂坝露天矿在持续的开采过程中，仍可能会出现局部 涛鼓瑗象，爨嚣在安全生产管壤过程中，透竣器体熬变形篷溅壤为羹簧，戈冀对鼗爱融 近边坡岩体的j l 矗测更婴引起商度重视。 关键谰岩石力学；浅陡岩石边坡；弹塑性模型；稳定性分析；安全系数 a b s t r a c t a e l a s t i c - p l a s t i cf i n i t ee l e m e n tm o d e lf o rs t a b i l i t ya n a l y s i so f t h eh i g hs t e e pr o c ks l o p ei s s e tu pb a s e do nd r u e k e r - p r a g e ry i e l dc r i t e r i o na n du s e sa n s y ss o f t w a r et om a k eac o n c r e t e a n a l y s i so f t h eh i g hs t e e pr o c ks l o p es t a b i l i t yi nc h a n g b ao p e n - p i tm i n e t w os i t u a t i o n s 眦c o n s i d e r e di nt h ef o l l o w i n g ： 1 t h es t a b i l i t yo fs l o p ew i t hf a u l ti nt h ee f f e c to fu n d e r g r o u n dw a t e ra n db l a s t i n g d y n a m i c 2 t h es t a b i l i t yo fs l o p ew i t h o u tf a u l ti nt h ee f f e c to fu n d e r g r o u n dw a t e ra n db l a s t i n g d y n a m i c t h es l o p es t a b i l i t yi na b o v e - m e n t i o n e dt w ok i n d so fs i t u a t i o n sc o m p a r e s w i 也o n l yi nt h e g r a v i t ys i t u a t i o n t h er e s u l t si n d i c a t e t h ed i s p l a c e m e n t ，s t r e s sa n ds t r a i n 删w i t ht h e c o m m o nr u l et h ee n g i n e e r i n ge x c a v a t i o nl a t e ra n dr e f l e c tt h ef o l l o w i n ga s p e c t sc o n c r e t e l y ： 1 d i s p l a c e m e n tf i e l d sd e m o n s t r a t et h et o po f t h es l o p ei sl a r g e ，t h eu n d e rp a r t si ss m a l l 2 t h e r ei sv e r yo b v i o u sc o n c e n t r a t i o nf o rs t r e s sa n ds t r a i nf i e l d si nt h em i d d l e - u n d e rp a r t s o f t h es l o p eb o r d e ra n dt h ef a u l t 3 p l a s t i cs t r a i nc o n c e n t r a t e so nt h es l o p eb o r d e ra n dt h ef a u l ta n dt h e r ei so b v i o u s p l a s t i c i t ye s p e c i a l l yi nt h ee f f e c to fg r a v i t y , g r o u n d w a t e ra n db l a s t i n gd y n a s t i c ，n e a r l yh a v e p h e n o m e n o no f l i n k i n gu p s t r e n g t hr e d u c t i o nf i n i t ee l e m e n tm e t h o d ri su t i l i z e dt oc a l c u l a t et h es a f e t yf a c t o ro ft h e s l o p e ，s u n lu pa n df i n d ： 1 c o m p a r eb e t w e e ns l o p ew i t hf a u l ta n ds l o p ew i t h o u tf a u l t ：t h es a f e t yf a c t o ro ft h e f o r m e ri sl e s st h a nt h el a t t e r t h a tt h ew h o l es t a b i l i t yo ft h el a t t e r i sb e t t e rt h a nt h ef o r m e r p r o v e t h ee x i s t e n c eo f f a u l tp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l eo n as l o p ei t s e l f s t a b i l i t y 2 t h a tt h es a f e t yf a c t o ri sl i t t l eo n l yi nt h ee f f e e to ft h eg r a v i t y , l e s si nt h ee f f e c to ft h e b l a s t i n gd y n a s t i c ，t h el e s t i nt h ee f f e c to ft h eb l a s t i n gd y n a s t i ca n dg r o u n d w a t e r , p r o v e n b s t 。a c t 一一1 iiiiii、iiiii i ii i i i i i m,=,r i 越r o u n d w 鑫t 释a n db l a s t i n gd y n a s t i ch a v ea nh e a v y e f f e c to nt h es t a b i l i t yo f s l o p e ，c a n ti g n o r e - a c c o r d i n g t ot h er e s u l t sc a l c u l a t e di nt h ep a p e r , i tc a r lp r e d i c tt h a tt h ep h e n o m e n o no fp 嬲 i a n d s l i na p p e a ri nt h em i d d l eo fc o n t i n u o u s l ym i n i n go fc h a n g b ao p e n - p i tm i n e ，s o 1 nt n 。 m i d d l eo fs a f ep r o d u c i n ga n dg o v e r n i n g ，i ti si m p o r t a n t f o rd i s p l a c e m e n tm o n i t o r i n go f8 l o p e ， e s p e e i a l l yt h ed e f o r m a t i o nm o n i t o r i n g o fs l o p er e a l f a u l t k e y 帅r d sr o c km e c h a n i c s ；h i g hs t e e pr o c ks l o p e ；e l a s t i c - p l a s t i cm o d e l ；s t a b i l i t ya n 8 l y 斌 s a f e t yf a c t o r l t l 河北大学 学位论文独仓q 性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书 所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了致谢。 作者签名： 番垒圃 日期： i 2 年月4 曰 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电予版，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年月日解密后适用本授权声明。 2 、不保密匡。 ( 请在以上相应方格内打“”) 作者虢毒垒阻一隅尘年月阜日 翱虢豸銎晕吼一年1 月4 日 第l 章概避 第l 耄概述 边坡稳定性分析一直魑辫土工程领域羹螫的研究课题，在工程实践中占据相当重要 的地位。正如一些专家们所说的那样，边坡失稳产生的滑坡现象已变成同地震和火山栩 若列煎全球瞧三大攮质灾害之一。据统计，每肇筏国由于滢坡所逑成的损失迭数亿元， 严重惫密精人民豹生命零辫产安全。藏是盎予这黧严重客窥事实酌移在，餮使大类与潜 坡灾害作斗争的努力始终没肖中断。也正是由于这种不懈的努力，使人们在认识滑城枫 理、完替边坡稳定分析理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报镣方面不断取得新的 进展。多年的理论研究和擞产实践表明，人们对予潢坡灾害认识的不断深化，始终建立 在工疆、楚霞、岩夏力攀、力学等一系歹4 辩学分支豹不鼗形成、发爨彝不颧完善鏊磁 之上静。两滑坡预报和工攫治理又是围绕着确僳入身安全和经济建设顺利开展这一中心 进行的。只有在诸多领域内熬同开展深入地研究，人类才有可能程防治滑坡方面取 导墩 大进展。商鉴于此，可以认为：边坡稳定性研究与岩土工程的发展谢饕紧密的联系，边 壤的稳定性分拆具有重要学术徐篷移工程实用爨义。 边皱可分为鑫然速壤翻入工逮玻。一方嚣，逸玻静交纯由予秘懑、纯学、生渤绎瘸 而风化，因搬运而改其坡形，豳各种不利因素的馆藤丽趋于失稳，因工程活动而加速其破 坏等。塌一方面，只有那数强坡形、地理位爨、结构构造等方面) l ；刹于稳定的边坡，在 不利因索的影响和作用下发生漕坡，困两在滑皱佼穆变形结束的阍时又形成新的边坡。 遗敬瓣酸繇方式著不麓壤一戆，霹予装寐谶，萋零上竣骛秘缓坏为主，浯裂嚣为 函弧挝藏躅弧与夹泥屡酶缀会囊。常见的滑城肖两种形式：种感天然土坡出予水流冲 刷、地壳运动或人类活动破坏了它原来的地威条件而产生滑坡，通常用地质条件对比法 来衡量越稳定的程度；另一种悬人工开挖或填筑的人工士坡，由予设计的坡度太陡，或 工作条侮的变化改变了主体内部翦应力毒爰态，傻局部嚣段兹剪穗镀坏发震戏一条连爨鲶 剪镯璇坏薅，薅鹣稳定襁乎筏获态遭到破繇，毅两发生港皱。对予装质边坡来说，不 嗣于般的土质边坡，其特点是岩体结构复杂，断层、节理、裂隙豆相切割，块体撩习； 规则。阂此，磬质边坡有熟独特的性质。发生滑坡则因受岩体结构、地应力等因素的黔 埔j 大学工学硕士学位论文 自| 目一i i i ii i i i i i q l i ii , , t , l , i i li i e ! ! 糟 晌，里现出崩塌、滑动、倾倒、溃雇等多种酸鞣类型。从形态土来看也可分为卷燎稠老 滑两种。而般情况下，可将一个失穗周期分为三个过程：趋于破坏的过程，破坏 过程，趋予稳定躲避程。塞予裹陡装矮边壤塞舞款复杂性，到淡亳为止箕戆定性分析 仍然越澎工程中一个不太好勰决的难题。总的浓说，遗坡黪变彤秘破塥楚女子应力状 态发垒了变 乞1 1 瑚，影稳遍装穗宠麴主簧潮素瞧萄馥橇述为懿下凡个方西： ( 1 ) 悫聚力鞠痣摩擦甍。 ( 2 ) 抗翦强度。尤其是对予岩石来说，抗剪强度越裔，岩石越蟹硬。 ( 3 ) 边城的凡何尺寸。 ( 4 ) 服务年限。岩石具商流变性，随著时间的增长，岩体长期强度将逐渐降低， 溺时隧饕边坡的开挖，辫体暴鼹予空气中暴风化，强度拣善嚣童闻的接移褥逐激黪低。 ( 5 ) 不连续蕊密度。不连续褥密度越离，辫体越破碎，圜谶其强度越低。 ( 8 ) 她下拳及蟪袭入渗p 谢。水对澎体扶葜强疲影穗矮饕遮熬是承黪软纯露蔫，英 中软化系数是反映软化特镊的黧要参数。另外，凑予卷葳选坡中褥在地下承爨力，扶徽 躐上游，箕俸爝爵傻岩镩审裂绞尖端豹应力强度函予增热，骜遮戮滴豢应力强痿圈子时， 裂绞赘逶、扩矮、疆蟒，簌露使辩囊边皱稳宠捷降低。 ( 7 ) 风化程度。般分为来风俄、轻微风优、较冀风化、严藿风化。 c r 2 吒，则t r e s c a 屈服条件可表 示为： 或一乃= 2 k ( 2 ，1 0 ) 式中，k 为与材料有关的常数，它w 由单向拉伸试验或缝夔切属服试验所确定，即 k = a 。 2 n 缳是，一觳淆嚣下并不知遣圭寂办黪没净。絮巢不朔道主应力懿次瘩，黉g 就矮瓣条 件可写为下面形式： m a x , 0 i - 吒 ， 玛l ， 拶。一q l m2 墨 ( 2 11 ) 竣 胁，一秽。) 2 4 k 2j k 。一0 3 ) 2 4 k 2j | ( 盯3 一d ，r 一4 k 。j ：0 ( 2 。1 2 ) 2 3 2m is e s 屈服条件 磺究表鞠，t r e s c a 攫l 交条传熬缺患是不考虑串藏主应力怼霪菱条棒懿影嚷；当应力 处于屈服面的棱线上时，在数学上处理时会遇到困难。另外，当主威力方向不清楚时， 藩裰条件又缀复杂。鬻就m i s e s 在1 9 1 3 年磷究分辑了试验成莱矗，又提出了另一个弱 服条件： j 2 = 应 ( 2 1 3 ) 式孛，嚣为鬻数，它霹蠹荜簿拉箨试验或鳕赘惦斌鼗试验耩磷定，帮蟊= 盯。牾。 蠛服条件也可写为 ( 叮，一仃。) 2 + p ：一吒) 2 + b q ) 2 = 6 k 4 ) ，l l 、 溺能大学二 攀磺掌袋论文 此表达式哥鞋鼹释为；当材辩，嚣体上鹣骜瘦力这戮某一投陵篷时，搴才辑开始矮鞭。 2 3 ，3m o h r - o o u l o m b 属骚条髂 辩学实验黧淫谂分凝袭疆，t r e s c a 属爨蘩侔耪m i s e s 霪夔蓉锌帮与静承莲力蘩分无 关，即认为静水压力不影响属服条件。这在静水压力不大的壤况下，对衾属和不排水条 件下饱和土体是遁用韵。然而在一般情况下，随着静水雁力的增加，岩土材料的屈服应 力邀肖狠大的增长，戮雨，瓣i 材料与金属章窖料裔缀大酌区剐。通常，老土体的任何一 令受力瑟上瓣辍疆撬剪强癀辫可鼹m o h r - - c o u l o m b 定律滚示： f 。一c + 嚷t a n ( 2 。i s ) 式中， 妒为内摩擦焦；或必受力嚣上鹣正波力：e 为肉聚力。 我们述弼以剥用以下一魑表承方法。 f * = r e o s 9 0 ：i 1 ( 吼十q ) 一发s i n 妒 ( 2 i 8 ) 所以裰 露一c e o s 妒+ 1 2 ( o r + 萨。) s i n e ( 2 1 7 ) 其中，r 是废力m o h r 濑的半径。 r 一巴( 哎叫2 q 了 泣，s ， 还霹以瘸平覆蠹懿生成力颤，乃表示： 要 仃3 ) = c c o s t p 斗昙( q 0 3 c e o+ o r ，) s i n ( 2 ，j 9 ) 寺 仃3 ) =斗专( q ( 2 ，j 9 ) 藏 或g - s i n 妒) 一c q ( 1 + s i n ) 一2 c c o s p = 0 ( 2 。2 0 ) 2 。3 4d r u c k e r p r a g e r 矮瓣条 牛 扶理论上游，m o h r c o u l o m b 溪鼹祭薛只考惑了簸大主瘦力帮爨夺皇瘟力豹影翡， m i s e s 屈服条牛和t r e s c a 屈服条件也认为静水压力不影响材料的破坏或耀服，丽岩土材 料的屈服值往往与静水压力有关。为了反映静水压力对柑料屈服的影响，可将m i s e s 穗 第2 举边坡稳定性分析的弹塑性有限元摸型 i l i i * 嫩 骧条 牟帮t r e s c a 藩服条件推广为广义m i s e s 藕鞭条件和广义t r e s c a 耨服条 牛。 d r u c k e r p r a g e r 屈服条件则全面的考虑了三个主应力的影响，是广义m i s e s 属服准则中 的一种特殊情况。 d r u c k e r p r a g e r 照照准粼匏表达式为 f 。，= f 。+ 月f ( c k ，一p r ) ( 2 2 1 ) 其中： r 。：姜妊i 习石二了瓦而 ：童”咚) 娩2 2 式中，k ，为八面体剪鹿力；为界麟剪应力；l l 为皮力斜率。无因次；为八霞体正 应力；p ，为糟士体孔隙压力。其中靠和m 取决于岩稍或岩的特性，有如下表达式： ：名警，气：擘磐 ( 2 2 3 ) 9 + 3 s i n 2 舻4 9 + 3 s i n2 伊 式中，c ，妒值分荆为m o h r - c o u l o m b 屈服凇则申的内聚力和内摩擦角。 凌隘上足个羼黢象l 譬的辩魄，国予d r u c k e r p r a g e r 震鞭准粼全嚣豹考感了三个主 应力以及静水压力的影响，敞在本文弹塑性分析中采用d r u c k e r p r a g e r 屈服准则。 2 4 棚载稍卸载准刘 瓣于理想的弹塑性毒季糕黪屈服条佟楚不变的，蠲题继矮月疑条馋耪裙始鹾服条传憨 样的。在主成力空间巾，后继屈服面和初始属服面莺台。当威力点保持在屈服面e 时称 戈掇鼗。这辩攫健变澎增大，当斑力点从属擞囊上逡强弱属擞瑟之肉辩豫为簿载。麴祭 f ( a f ) = 0 表示屈服面，则加栽和卸载准则可袭示为： ，p 。) 0 弹性状态 f ( a f ) ；0 ，( ) = 0 理想的塑性材料没有硬化，屈服蕊不能扩大，故不可能出现o 的情况，丽j c 寸予 烈 载 载 舷 罐 o o i f 蹄 加 盟峨笪峨 l i | | 两北大学工学瑷士学位论文 硬纯塑嘏材奉萼剐存在矽0 翦情况。 2 。5 滚动规剃 流动靓则也称为芷交定律，是确定灏性应燮增量各分蠹问的檑互关系，也就是对塑 性应交增薰方向的一条规定。如采暇设对于塑饿流动状态，存在着莱种塑饿势灞数q ， 爨牲势濑数等予愿鼹爨数或魏载霭数f ，嚣q = 萨或f ，爨| 称这霉孛滚动法裂菇与屡暇 条件或加载条件相关的流动法则。如果q 或q ，则称这种流动法则为岛屈服条 件或加载条件不相关的流动法刘非相篾流动法则更邋用于岩材料，它和d r u c k e r 公 设是不一致的。d r u c k e r 公设的特点爻： ( 1 ) 屈服丽或加载面处处外凸。 ( 2 ) 整经疲变壤纛爨骞垂交缝。 塑性应变增最的正交性是指塑性增量矢量的方向岛加载筒正交并指向其外法线方 向，若掰为塑性应交增薰，可孀下式表示： 弼磁暑 慨。， ( 3 ) 嘟冬鼢口线馁藉美 由上式可以看出掰各个分最之阗的比值或大小粤矗毫有关，纛办荸或搬的太小又 是由应力增量1 酊产生的，可以假设 m 矗署嘲 ( 2 2 6 ) 将式( 2 2 5 ) 代入式( 2 2 6 ) 麓可褥： 搬= 蟊嚣 g z ， 戏孛，h 隽疆铯模蠹或骥纯丞数，取凌予造鑫戆拶# ，舄熬羧爨变毒关，毽楚蠢- - 写d o g 无关，因此，以上鹾式说明d 唠绒蹴与d 叮g 线健相关 ，。一。，。，。，警耋：避鲨篓黧：l | 坠童堡至篓i ：。一。，。， 2 6 弹塑瞧本橱方程的一般表达式 弹塑性理论认为物体在撵塑性交形盼段的应变s 。可包攒勰部分：弹性应变釉塑 性应燮s ? ，j 披变增量的表达式为 a 8 h = d ；+ d 8 ； 毪2 8 ) 释往应燮增量施j 可戳焉广义麓宠定律诗箨，萁表达式为 蜂募毛+ 等 瓴。s ) 式中，1 1 一艘力张璧笳一不变量；鼓一应力傣张璧； 瓜弘体积变形模量和剪切模量。 塑性应变增量如f 可以校据流动准刘确定，对激从相关联流动规刚的材料，有： 喵= 烈苦 豫3 式孛，f 为矮黻函数；搬秀泷翻因子。 手巴( 2 2 8 ) ，( 2 2 9 ) 代入( 2 3 0 ) 得 嘞= 器岛+ 鲁+ 烈岳 强s ，) 式中： d a = 0 当f ；没 有糖璺的边坡在自夔翻爆破动力传髑下的娥大变形嬗为5 。1 2 7 7 c m 圈1 6 ) 有断层的边 坡在鑫重帮爆破动力俸用下静最大嶷澎蓬为5 3 6 1 2 c m ( 鹜1 9 ) ；竣枣断爱的边璇在熏力、 地下承帮爆酸动力共礴佟簿下蕊爨大变形毽为5 ，2 2 4 5 c m ( 蠲1 7 ) ，煮叛瀑的边坡在霪力、 地下水和爆破动力共同作用。下的最大嶷形值为5 4 7 3 9 c m ( 阕2 0 ) 。由以一蠢不问的边坡在 不瀚情况的作用下的y 方内煞往移等值线圈w 以麓蠢，在边皱上帮的位移是蕊丈豹辕 上到下逐渐减小。在荫断滕的边坡在地下水和爆破动力的共同作用下的位移是最大的。 更详尽豹数值结累见图1 5 2 0 。 ( 2 ) 应力等馕线圈 嘏据诗簿缮袋，对边坡各个方淘瓣痰力避行具髂黥分瓣。 1 ) x 方固静应力等蓬线鬻 豳2 1 没商断屡的边坡只受羹力作用下x 方向的应力云蹦 剧2 2 没有断层的边坡在自重和爆破动力作用下的x 方向鹰力云图 图2 3 没有断层的边坡在自重、地f 水和爆破动力作崩一fx 方向席力云图 + 4 0 第4 章厂坝露天矿高陡岩蕊边坡稳定性分析 ! ! g i i i ii i i i i i 自t e 自自e ! ! ! ! ! ! ! ! ! g ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 图2 4 有断层的边坡只受重力作用。fx 方向应力云图 圈2 5 有断层的边坡在自重和爆破动力作用下x 方向应力云幽 4 河北大学i 一学硕士学位论文 图2 6 有断层的边城在自重、爆破动力和地下水共同作用下x 方向廊力云图 通过对上述x 方向的应力云图分析可见，没有断层的边坡在自重作用下x 方向的最 大应力值为5 9 2 5 8 p a ( 图2 1 ) ，有断层的边坡在自重作用下x 方向的最大应力值为6 5 1 7 3 p a ( 图2 4 ) ；没有断层的边坡在自重和爆破动力作用下x 方向的最大应力值为6 2 5 5 9 p a ( 图 2 2 ) ，有断层的边坡在自重和爆破动力作用下x 方向的最大应力值为6 2 9 7 3 p a ( 图2 5 ) ： 没有断层的边坡在重力、地下水和爆破动力共同作用下x 方向的最大应力值为6 3 5 6 2 p a ( 图2 3 ) ，有断层的边坡在重力、地下水和爆破动力共同作用下x 方向的最大应力值为 6 4 5 8 2 p a ( 图2 6 ) 。由以上不同的边坡在不同情况的作用下的x 方向的应力等值线图可以 看出边坡的右下底部的应力是最大韵，向上向发逐渐增大的，并且在边坡面上出现的应力 最大。但是有断层的边坡的应力相对应的比没有断层豹边坡的应力要大，在断层出出现应 力集中，可能会出现局部塌方。更详尽的数值结果见图2 卜一2 6 。 2 ) y 方向的应力等值线图 第4 章厂坝露天矿高陡岩质边坡稳定性分析 葛t i 自! 自自# e s 1 5 1 ! ! ! g 目目t s ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 图2 7 没有断层的边坡只受重力作用卜y 方向的鹿力云图 剀2 8 没有断层的边坡在白重和爆破动力共同作用下y 方向应力云幽 g - l l 大学j ：学硕士学位论文 圈2 9 没有断层的边坡在自重、地下水和爆破动力共同作用下y 方向廊力云圈 酗3 0 有断层的边坡只受重力作用下y 方向麻力云图 第4 章厂域露天矿离陡岩质边坡稳定健分毫斥 熬3 l 蠢鳜屡瓣边坡凌爨燕翱爆破动力共疑髂赠下y 方囊瘦力云躐 圈3 2 有凝蘑静边坡在鑫羹、簇酸动力霉 稳5 f 水多荽嗣 乍耀fy 方囱癍力云醴 ，4 5 ， 海乾文学r 学醺士学谴论文 通过对上述y 方向的应力云图分柝可见，没有断层鼹边坡在自妻作用下y 蠢同豹蠼 大应力值为o 1 3 5 1 0 p a ( 图2 7 ) ，有颤层妁边坡在鑫夔作用下￥方趣的最：犬应力馕为 o 1 4 2 t 0 7 p a ( 淄3 0 ) ；没有断层的边坡在自羹军强爆破动力作用下y 方向的最大应力憾为 0 ，1 5 0 x 1 0 7p a ( 阉2 8 ) ，蠢辑屡瓣迭坡程窭重积爆破动力捧爨下￥方是豹最大应力黧为 o 1 4 0 x 1 0 7 p a ( 溺3 1 ) ；没考断罄鹩边玻在繁力、圭魍下求和璨酸鞠力共闷作滔下y 方囱 的最大应力值为0 1 5 3 1 0 7p a ( 圈2 9 ) ，鸯断艨鲍边坡在熬力、地下承昶爆破动力共l 嗣作 掰下y 方向的最大应力值为o 1 5 1 1 0 p a ( 闰3 2 ) 。由以上不问的边城在不同情况的作用 下的y 方向的应力等值线鞫可以番出边坡戆右下滕部的应力是濑大的，囱上向发邂濒增大 并且在边坡面上应力墩大。但是肖颠屡的边坡的应力相对应的比没有断屡的边坡的应力 委大，在数层出出观应力集中。要详尽熬数蠖缀巢见鹫2 7 3 2 。 3 ) 剪应力簿缎线豳 图3 3 没有断瑶灼边踱旯受麓力作鲻f 剪赢力嚣崮 第4 章，一坝嚣失矿随陡岩震边竣撩定性分析 ! ! ! ! # ! ! ! ! ! = s ! s e ! s 自舞! e ! ! e 目s 自e = s 燃i f i ii i i 一 翻3 4 没寿龋屡麴边城在魏羹嚣| 爆被动力共怒 节蠲f 姆翦赢力云测 图3 5 没有断层耱边坡在自重、谶“卜永稻缫酸动力菸同作矧f 剪赢力兹鎏 。4 7 ， 涌托太学， 学碛士学位论文 剡3 6 断屡的迭皱只受重力母挈嗣劈痰力云爨 图3 7 商断层拣选渡在鑫藿幕 矮馥动力共阍作用+ f 鸷虑力云楚 - 4 8 。 第4 肇厂鲠嚣天矿离陡糟质边城稳定性分析 图3 8 有断痿的边坡在自重、爆破动力和撼下水共同作用下剪麻力云圈 通过对上述剪应力云豳分柝可见，没有断爝斡边坡在宦茧作用下最大剪应力傻j 为 4 7 8 4 3 9 p a ( 蚕3 3 ) ，毒凝豢懿逑浚在羹耋薅爱下豢大骜应力篷为4 5 6 2 9 i p a 圈3 6 ) ；没有 断层的边城在自重和爆破动力作用下最大剪鹰力德为4 6 5 2 7 4 p a ( 阁3 4 ) ，有断层的边坡 在自重和爆破动力作用下袋大剪应力值为4 4 9 0 0 7 p a ( 图3 7 ) ；没有断层的边坡在自熏、 地下水和爆破动力共f 司作用下潦太剪应力傻为4 7 2 4 6 1 p a ( 图3 5 ) ，商断层的边坡在自黛、 缝下农鞠爆破动力募| 霹终雳下最大剪应力篷茭4 6 0 5 6 0 p a ( 匿3 8 ) 。电啦上不同嚣边援在 不丽祷狨的俸厢下韵剪疲力等谴线图w 醚看出，肖辑层豹边壤在鸯爨、地下水和爆破动力 的共同作用下的剪应力集中聪域比有断层的边缴只在自重、地下水和爆破动力作用下以 及没有断层时的边坡相应情况下的区域明显扩大，尤其在断层处有根明显的扩大，可能会 出现局部潜坡。更详尽斡数馕缝果见鼹3 3 3 8 。 ( 3 ) y 方向麓应变等毽线濯 根据计算结果，对边坡y 方向的应变进行具体分析。 河北大学。r 学硕士学位论文 墅3 没有数嫘戆迭域哭受重力母摹嗣一fy 方囱憋瘴变云羁 i 到4 0 没暂断层的边坡在自羹君爆破动力共同作崩f 的y 方向麻变云匿 5 0 第4 肇厂竣瓣炎矿亮睫老矮边坡稳定链分板 幽4 l 没崔断层的进坡在彝重、地f 求和爆破劫力共同作削fy 方向麻变云图 毽4 2 喜断屡貔边坡哭受重力 棼_ 辫；下y 方囱鹿变云斟 5 1 河北人学r 学硕士学位论文 图4 3 有断层的边坡在自重和爆破动力共同作用一fy 方向应变云图 图4 4 有断层的边坡在自重、爆破动力和地下水共同作用fy 方向麻变云鬯 第4 章j 坝露大矿离陡岩质边坡稳定性分析 没有断层的边坡在自重作用下x 方向的最大应变值为0 5 6 7 1 0 ，有断层的边坡在 自重作用下x 方向的最大应变值为o 。7 2 7 1 0 - 4 ：没有断层的边坡在自重和爆破动力作剐 fx 方向的最大应变值为o 6 7 6 1 0 - 4 ，有断层的边坡在自重和爆破动力作用下x 方向的 最大应变值为o 7 7 8 1 0 _ 4 ；没有断层的边坡在自重、地下水和爆破动力共同作用下x 方 向的晟大应变值为0 7 1 2 1 0 _ 4 ，有断层的边坡在自重、地下水和爆破动力共同作用卜- x 方向的最大应变值为o 7 9 9 1 0 “( 由于图量太大省略了x 方向的应变图) 。以上不同的边 坡在不同情况的作用下的x 方向的应变值看出，有断层的边坡在自重、地下水和爆破动力 的共同作用下的应变急中区域比有断层的边坡在自重、地下水和爆破动力作用下以及没 有断层时的边坡相应情况下的区域明显扩大，量值有一定的增大尤其是在断层处有一定 的集中。 而没有断层的边坡在自重作用下y 方向的最大应变值为0 1 4 9 1 0 。3 ( 图3 9 ) ，有断层 的边坡在自重作用下y 方向的最大应变值为0 2 8 6 1 0 _ 3 ( 图4 2 ) ；没有断层的边坡在自重 和爆破动力作用下y 方向的最大应变值为0 1 4 7 1 0 。( 图4 0 ) ，有断层的边坡在自重和爆 破动力作用下y 方向的最大应变值为o 3 0 4 1 0 。( 图4 3 ) ；没有断层的边坡在自重、地下 水和爆破动力共同作用下y 方向的最大应变值为0 1 5 0 1 0 。( 图4 1 ) ，有断层的边坡在自 重、地下水和爆破动力共同作用下y 方向的最大应变值为o 3 1 1 1 0 3 ( 图4 4 ) 。由以上不 同的边坡在不同情况的作用下的y 方向的应变等值线图可以看出，有断层的边坡在自重、 地下水和爆破动力的共同作用下的应变急中区域比有断层的边坡只在自重、地下水和爆 破动力作用下以及没有断层时的边坡相应情况下的区域明显扩大，量值有一定的增大，尤 其是在断层处有很明显的集中。更详尽的数值结果见图3 9 4 4 。 ( 4 ) 塑性应变等值线图 根据计算结果，对边坡的塑性应变进行具体分析。 河北大学j l ：学颈士学傲论文 i i 鹭蕊没翁辑蔗鹣边缓其受羹力俘弼f 翅斑变云图 圄4 6 发有断层的地坡拽自煎列爆被动力共同作剧卜 塑应变云幽 5 4 第4 蘑厂坝辫大矿离醚岩蜃边坡稳定性分析 戮4 7 没寄蕺层熬迭坡程爨霪、撩缓动力棚遗f 东凝嚣馋删f 塑虑变暑翻 蹦8 有断崖能边坡露受重力佧雕f 塑意变云鲞 翘j k 大学上学硬士学位论文 萤4 弩断层的逑城程虞漾彝l 爆破霸力按秘馥荨遄f 夔赢变云燧 黼0 脊断偿的边竣在舀囊、缫酸动力耥趣。f 水共渣襻罐。f 塑虑燮芸幽 + 5 6 ， 第4 霉 坝露天矿高陵岩质边坡稳定性分析 ! ! ! ! ! 目ii,1 1 1 1 i i i,i1 2 _ 通过对上述塑性应变云阁分析可见，没有断鼷的边坡在自重作用下的最大塑性鹿变 值为0 0 8 x 1 0 。( 圈4 5 ) ，有断朦的边坡在自重作用下的最大塑性应变值为0 1 2 5 1 0 。 ( 灞4 8 ) ；没有断层的边玻在重力靳缫醴动力作用下麓鼹大黧馁应交渲为0 1 3 9 1 0 j ( 隧 4 6 ) ，有断艨的边坡在重力和爆破勰力作餍下的最大鬻瞧应交值为0 + 1 5 0 1 0 一。( 圈4 9 ) ： 没有断层的边域在重力、地下水和爆破动力共同作用下的最大塑性应变值为0 1 4 6 1 0 1 ( 图4 7 ) ，有断层的边坡在重力、地下水和爆破动力共同作用下的最大塑性应变值为 0 。t 5 8 x 1 0 。( 圈5 0 ) 。因j 毙可瓯嚣岛，在楣罔清淡一f ，有断愁斡边壤塑像应变集中区域比 无断层的边坡确应情况下的区域明显扩大，激值有定的增大，并且在断罄处有很孵显的 望性应交。哥良蓍国在繇鼷楚缓霹筑发生满渡，委详尽翡数德冕搿4 5 一j 0 。 4 。3 。3 矢蕊努耩 翅矢鬃采袭示位移、痊力、反变秘塑瞧座变等戆大，j 、帮方翔缀整鼹，其 零掘下。 ( 1 ) 位移矢量 为了分析边坡位移变化趋势及规律，对边城位移情况进行分析。具体结聚见圈5 1 一 圈j 6 。 銎5 l 没寄敷瑶的边壤更受霪力侉捌。卜i 靛器矢糍黼 浮魏大学，1 学辗士学使论文 图5 2 没有断层的边城在藿力葺爆破动力兆同忭蒯。f 位移尖娥幽 图5 3 没有断层的边城襁重力、爆破动力幂地r 水共同作用f 位移乡t 鼙崮 。5 8 。 第4 章厂域箨天矿糍陡砉覆边壤稳定性分_ ! 矛 图5 4 寿断层的边坡只受重力作用f 位移矢量图 鹭5 j 宥龋屡魑边坡在熏力拳| 爆破动力份垮f 位移欠簧崮 5