基于巖體斷裂損傷模型的邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、邊坡穩(wěn)定性分析是工程防災減災的重要研究領(lǐng)域，是邊坡設計與施工中首先需要解決的問題之一。由于強度折減法具有其自身的一些優(yōu)點而成為目前邊坡穩(wěn)定性分析常用的一種方法，但是在利用強度折減法進行邊坡穩(wěn)定性分析過程中，采用哪種判據(jù)作為邊坡失穩(wěn)的判據(jù)尚未取得一致的觀點。含裂隙巖質(zhì)邊坡的損傷破壞問題一直是巖土工程與工程地質(zhì)工作者關(guān)注的重點和研究的難題。地下開采與露天開采轉(zhuǎn)換過程中所遇到的含空區(qū)邊坡的穩(wěn)定性也是工程中非常關(guān)注的問題。地震波對邊坡的損傷及穩(wěn)

2、定性也存在一定程度的影響。本文針對這些方面的問題進行了一些初步的研究，主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 將裂隙巖體視為含損傷連續(xù)介質(zhì)，通過綜合考慮壓剪應力狀態(tài)和拉剪應力狀態(tài)下裂紋起裂、擴展損傷演化，用初始損傷張量和裂紋擴展附加損傷張量描述裂隙巖體的損傷演化過程，將各種應力狀態(tài)下裂紋的初始損傷張量以及裂紋起裂擴展后附加損傷張量引入到巖體的柔度張量中，用VC++開發(fā)了可分析裂隙巖體損傷演化的FLAC3D擴展自定義本構(gòu)模型。
　　

3、含裂隙邊坡的幾何形狀、巖土參數(shù)和邊坡所含裂紋的參數(shù)均影響邊坡體損傷分布。通過分析發(fā)現(xiàn)：應力強度因子極大值KImax和損傷度極大值Dmax隨邊坡角α和邊坡高度H增加而增加。當粘結(jié)力c變化時，邊坡體應力強度因子極大值KImax與粘結(jié)力c呈正線性關(guān)系；損傷度極大值Dmax隨粘結(jié)力c增加而減小。邊坡體應力強度因子極大值KImax隨內(nèi)摩擦角φ增加而減小。當內(nèi)摩擦角φ在[16°，20°]變化時，損傷度極大值Dmax和應力強度因子極大值與內(nèi)摩擦角φ呈

4、負線性相關(guān)關(guān)系。應力強度因子極大值KImax隨裂紋初始長度α增加而增加。損傷度極大值KImax隨裂紋初始長度α增加總體上呈減小趨勢。
　　 巖石變形破壞是能量耗散與釋放的綜合結(jié)果。在摩爾庫倫準則基礎(chǔ)上，通過增加計算彈性應變能和塑性應變能功能，建立了可計算邊坡變形破壞過程中能量耗散與釋放的FLAC3D自定義本構(gòu)模型，用該模型分析了邊坡強度折減過程中的能量變化情況，得出了邊坡變形過程中彈性應變能與塑性應變能的變化情況。通過強度折減法

5、分析發(fā)現(xiàn)，在折減系數(shù)由小增大的過程中，邊坡體內(nèi)積累的彈性應變能經(jīng)歷增大又迅速減小的過程，而突變點正是邊坡失穩(wěn)破壞的臨界點，依此規(guī)律作為邊坡穩(wěn)定性強度折減法分析的判據(jù)來判斷邊坡失穩(wěn)破壞。
　　 為研究空區(qū)對邊坡穩(wěn)定性的影響，建立了含各種幾何尺寸和空間位置空區(qū)的邊坡模型。經(jīng)分析得到：頂部空區(qū)均引起邊坡穩(wěn)定性增加；當邊坡中部空區(qū)位于滑坡體內(nèi)部時，邊坡穩(wěn)定性有所提高；當空區(qū)位于滑坡體外時，邊坡穩(wěn)定性有所降低；底部空區(qū)均引起邊坡穩(wěn)定性降低

6、。同時分析了含各種幾何尺寸和空間位置空區(qū)的邊坡變形過程中的損傷情況。
　　 選取了可準確反映邊坡動力響應規(guī)律的基準點，依此點的速度、加速度等參數(shù)為基準定義邊坡動力系數(shù)，在此基礎(chǔ)上分析了不同頻率橫波和縱波作用下，不同高度邊坡的動力響應規(guī)律。在邊坡中設置三個監(jiān)測點，記錄并繪制了各監(jiān)測點豎直和水平方向的速度和加速時程曲線，發(fā)現(xiàn)了不同頻率地震波在邊坡體內(nèi)引起的動力響應規(guī)律。編制FISH程序，將地震波作用下邊坡體各單元的最大位移和最大主應