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        巖質(zhì)邊坡楔形體失穩(wěn)破壞的穩(wěn)定性分析

        2018-08-22 01:34:32劉立波四川遠(yuǎn)建建筑工程設(shè)計(jì)有限公司四川自貢643000
        中國房地產(chǎn)業(yè) 2018年16期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)分析

        文/ 劉立波 四川遠(yuǎn)建建筑工程設(shè)計(jì)有限公司 四川自貢 643000

        1、引言

        巖質(zhì)邊坡的失穩(wěn)破壞類型中,楔形體失穩(wěn)破壞是一種典型的破壞形式,尤其是在中等-強(qiáng)風(fēng)化的破碎巖質(zhì)邊坡中,該破壞形式更為常見。因此其穩(wěn)定性分析在實(shí)際工程中具有相當(dāng)重要的地位,受到廣大學(xué)者和工程實(shí)踐人員的重視。目前,一般運(yùn)用赤平投影法、極限平衡法,對楔形體邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析,但隨著計(jì)算機(jī)的普及,數(shù)值分析方法越加的展現(xiàn)其不可替代的優(yōu)勢[1-5]。

        2、工程概況

        本文以四川某老楔形體邊坡失穩(wěn)為例,圖1為該老楔形體破壞槽狀地貌,寬度約15m,高約36m,水平深約3m,楔形體破壞方量約130m3。本文通過地質(zhì)調(diào)查及分析,對該老楔形體滑坡原始地形進(jìn)行還原,再此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行穩(wěn)定性分析。(見圖1 )

        2.1 邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征

        邊坡巖體受強(qiáng)烈構(gòu)造作用影響,北東盤地層,靠近斷裂多直立倒轉(zhuǎn)和強(qiáng)烈揉皺,巖體遭受明顯的動力變質(zhì),巖體破碎,結(jié)構(gòu)面發(fā)育,主要發(fā)育四組結(jié)構(gòu)面,按優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度排序如下:①層面,產(chǎn)狀變化大,27°~62°∠51°~84°,巖層為中到厚層夾薄層,張開最大達(dá)20cm左右 ;②裂隙L1產(chǎn)狀:290°~319°∠49°~84°,為硬性結(jié)構(gòu)面,起伏粗糙,可見延伸長度約15m,間距0.4~0.7m,張開約1cm~15cm,充填黃色粘土;裂隙面與層面切割巖體呈塊狀,為危巖體發(fā)育提供良好巖體結(jié)構(gòu)條件。

        圖1 楔形體破壞后的槽狀地貌

        2.2 巖土體物理力學(xué)參數(shù)選取

        計(jì)算參數(shù)選擇的合理與否,特別是滑動帶粘聚力和摩擦角的取值,對評價(jià)穩(wěn)定性顯得尤為重要。本文計(jì)算參數(shù)見下表1,

        表1 計(jì)算參數(shù)

        3、楔形體邊坡穩(wěn)定性分析

        3.1 極限平衡法分析

        通過對該老楔形體滑坡進(jìn)行地質(zhì)還原后,其受力分析如圖2所示,由靜力平衡關(guān)系可知:

        圖2 沿交線視圖的受力分析

        式中:R1、R1—結(jié)構(gòu)面1、2的法向作用力;

        ζ—兩結(jié)構(gòu)面夾角;

        β0—楔形體的偏斜角;

        W—楔形體重量;

        βj—結(jié)構(gòu)面交線傾角。

        聯(lián)立求解可得:

        其穩(wěn)定系數(shù)為:

        帶入?yún)?shù),可得Fs=0.97。

        3.2 數(shù)值模擬分析

        (1)計(jì)算模型

        計(jì)算模型長度(X方向)取70m,寬度(Z方向)50m,高(Y方向)60m。模型側(cè)緣邊界和底面邊界,均采用單向約束形式,模型表面為自由邊界。

        (2)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果及分析

        ansys建模之后,通過ansys to flac軟件導(dǎo)入FLAC3D建立邊界標(biāo)間,進(jìn)行加載求解。采用FLAC3D軟件的內(nèi)置的強(qiáng)度折減法求解安全系數(shù),其求解結(jié)果如圖3所示。

        圖3 安全系數(shù)、剪切應(yīng)變增量圖及速度矢量圖

        通過數(shù)值方法模擬得到該楔形體邊坡破壞前的穩(wěn)定性系數(shù)FS=0.93,從剪應(yīng)變增量及速度矢量圖可以得到,該楔形體破壞區(qū)域剪應(yīng)變增量明顯更加集中,并且速度矢量明顯大于其他區(qū)域,說明該楔形體已經(jīng)出現(xiàn)了明顯滑動,即已經(jīng)發(fā)生破壞;

        結(jié)論:

        通過對初始應(yīng)力狀態(tài)下邊坡的數(shù)值模擬分析表明,該原始邊坡具有明顯的安全問題。在不考慮地震作用力和降水條件的影響下也會發(fā)生破壞。數(shù)字模擬結(jié)果顯示,該邊坡的穩(wěn)定系數(shù)F_s=0.93,與極限平衡法的結(jié)果相近,相互驗(yàn)證了其計(jì)算的正確性,且數(shù)值模擬得到的變形特征也與工程實(shí)際相符合。相比于極限平衡法,數(shù)值模擬能夠更好的獲得邊坡的內(nèi)部應(yīng)力和變形,得出更加全面的結(jié)論。

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