【《某水库天然边坡稳定性FLAC3D数值分析案例》2100字】

某水库天然边坡稳定性FLAC3D数值分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u581某水库天然边坡稳定性FLAC3D数值分析案例 1214381.1FLAC3D模型的建立 1200671.2岩体力学参数选取 547281.3模型计算边界设置 6262681.4计算结果分析 650481.4.1应力分析 6122231.4.2安全系数 9209381.4.3塑性区与剪应变 91.1FLAC3D模型的建立驮英水库右岸溢洪道边坡剖面图如4-1所示，本课题采用在ANSYS中进行模型的建立和网格的划分,再将划分好的网格用特定的接口程序导入到FLAC3D中进行运算.图4-1驮英水库右岸溢洪道边坡剖面图驮英水库右岸边坡地形较为复杂，岩体破碎，软弱结构面较多，节理裂隙发育，层间存在泥化夹层，在节理裂隙相互切割作用下，易形成不利组合，出现有小坍塌或掉块。选取其中具有典型代表性的三个剖面进行建模计算，其剖面分别如下图4-2，4-3和4-4所示。图4-2剖面Ⅰ剖面Ⅰ以指向坡外为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向，垂直于X轴并逆河流方向为Y轴正方向。模型计算范围X方向为230.58m，Y方向厚度取10m，Z方向最大高度为211.97m（高程从100m到311.97m）。该模型主要由J1B1-4-1、J1B1-4和J1B1-3组成，图中红色线为强风化带与中风化带的分界线，黄色线为中风化带与微风化带的分界线，J1B1-4-1包含了强风化、中风化、微风化三个部分，J1B1-4包含了中风化和微风化两个部分，J1B1-3只有微风化部分。顺坡向节理J2张开无填充，产状为N41°W,NE∠75-86°，斜切节理J3张开无填充或填充岩屑，产状为N85°W,NE∠56°。计算模型共剖分节点数12570个，单元数8306个。图4-3剖面Ⅰ的FLAC3D模型图4-4剖面Ⅱ图4-5剖面ⅡFLAC3D模型剖面Ⅱ以指向坡外为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向，垂直于X轴并逆河流方向为Y轴正方向。模型计算范围X方向为221.85m，Y方向厚度取10m，Z方向最大高度为213.68m（高程从100m到313.69m）。该模型主要由J1B1-4-1、J1B1-4和J1B1-3组成，图中红色线为强风化带与中风化带的分界线，黄色线为中风化带与微风化带的分界线，J1B1-4-1只存在强风化部分，J1B1-4也只存在强风化部分，J1B1-3存在强风化、中风化和微风化三个部分。顺坡向节理J2张开无填充，产状为N63°W,NE∠89°，计算模型共剖分节点数15114个，单元数9802个。图4-6剖面Ⅲ图4-7剖面Ⅲ的FLAC3D模型剖面Ⅲ以指向坡外为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向，垂直于X轴并逆河流方向为Y轴正方向。模型计算范围X方向为237.37m，Y方向厚度取10m，Z方向最大高度为202.40m（高程从100m到302.40m）。该模型主要由J1B1-4-1、J1B1-4和J1B1-3组成，图中红色线为强风化带与中风化带的分界线，黄色线为中风化带与微风化带的分界线，J1B1-4-1、J1B1-4和J1B1-3均包含了强风化、中风化、微风化三个部分。顺坡向节理J2张开无填充，产状为N41°W,NE∠75-86°。计算模型共剖分节点数13582个，单元数8874个。1.2岩体力学参数选取表4-1岩体力学参数选取值表地层岩性风化状态密度（kg/m3）弹性模量(GPa)变形模量（GPa）泊松比抗拉强度（MPa）抗剪断强度f(MPa)c,(MPa)J1b1-2含钙粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩强风化2.472.561.90.40.90.950.15中风化2.542.331.30.350.80.750.4微风化2.672.131.00.30.700.7J1b1-3砂岩夹少量泥质粉砂岩强风化2.452.131.30.350.90.450.2中风化2.521.780.90.250.750.80.6微风化2.551.490.80.220.71.050.85J1b1-4-1含钙粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩强风化2.371.330.90.40.60.450.15中风化2.421.290.80.350.50.750.4微风化2.451.040.70.30.40.950.71.3模型计算边界设置对模型底部施加全约束，限制其在X,Y,Z方向的移动，对于前后面Y=0,Y=10界面施加法向约束，限制Y方向的移动，对于左右界面施加全约束，限制X方向的移动。在初始条件中，未考虑构造应力，仅考虑自重应力产生的初始应力场。本模型采用摩尔-库伦本构模型，输入对应的材料参数，包括体积模量、剪切模量、内摩擦角、内聚力和抗拉强度。考虑到实际边坡位移早已完成，故将初始位移设置为零，只考虑开挖后的位移。1.4计算结果分析通过FLAC3D计算边坡在天然条件下的最大主应力，最小主应力，塑性区，最大剪应变和安全系数，分析其稳定状况。同时可以与之后开挖工况下的云图对比，分析开挖后边坡应力应变变化情况。1.4.1应力分析通过FLAC3D计算边坡在天然条件下的最大主应力和最小主应力，得到的云图如下所示：图4-8剖面Ⅰ的最大主应力云图图4-9剖面Ⅰ的最小主应力云图图4-10剖面Ⅱ的最大主应力云图图4-11剖面Ⅱ的最小主应力云图图4-12剖面Ⅲ的最大主应力云图图4-13剖面Ⅲ的最小主应力云图天然状况下只考虑了重力的作用，没有考虑其他构造应力，只包括是岩体的自重应力，故天然应力以压应力为主，且随着高程降低，压应力逐渐增大，虽然边坡顶部存在局部的拉应力，但对边坡稳定性影响不大。总体分布符合工程实际经验，具体值如下表所示：表4-2各剖面最大主应力与最小主应力最大主应力（MPa）最小主应力（MPa）拉应力压应力拉应力压应力剖面Ⅰ0.06861.94820.00971.6820剖面Ⅱ0.12241.77580.05081.5373剖面Ⅲ0.15011.84750.02451.70991.4.2安全系数同时计算出了每个剖面在天然状况下的安全系数，如表4-3所示：表4-3安全系数剖面Ⅰ剖面Ⅱ剖面Ⅲ安全系数1.231.251.34查询相关规范《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）得出天然边坡的安全系数需大于1.2，由此可得剖面Ⅰ、剖面Ⅱ、剖面Ⅲ均是安全的，可以进行施工开挖工作。1.4.3塑性区与剪应变图4-14剖面Ⅰ的塑性区图4-15剖面Ⅰ的剪应变云图剖面Ⅰ在自重应力的影响下出现了贯通的曾经出现塑性的区域，并且存在零星的正在发生塑性的区域，沿着贯通的塑性带可能会发生滑动，发生边坡失稳问题。剪应变最大出现在一条J2节理附近。图4-16剖面Ⅱ的塑性区图4-17剖面Ⅱ