考慮巖體流變特性的邊坡滑面搜索方法及邊坡穩(wěn)定性分析的研究.pdf

1、含有結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡是自然界中最為常見的邊坡,其穩(wěn)定性問題廣為關(guān)注,對于含有結(jié)構(gòu)面的邊坡巖體而言,其特征決定了邊坡的安全和穩(wěn)定性,而結(jié)構(gòu)面的變形是存在時(shí)效的,作者根據(jù)這些特點(diǎn)在論文中總結(jié)了前人的一些方法,并就此提出了自己的觀點(diǎn)和解決該類問題的具體路徑.整個(gè)邊坡中巖層滑面或滑動(dòng)帶與整個(gè)邊坡中巖石介質(zhì)對邊坡穩(wěn)定的影響程度是完全不同的,因而研究滑動(dòng)帶的強(qiáng)度和變形發(fā)展是研究邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵.在有限元分析中,由于在整個(gè)滑動(dòng)帶中結(jié)構(gòu)面的變形不是一次

2、全部完成的,它具有"時(shí)效"因而對于含有結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性而言,結(jié)構(gòu)面起絕對作用,因而計(jì)算中不能和巖石一起平均考慮.作者提出在結(jié)構(gòu)面中滑動(dòng)帶的形成時(shí),可以利用粘彈塑性有限元計(jì)算結(jié)果,通過組合優(yōu)化理論在單一結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面的組合中尋找潛在的最危滑面,而不是通常意義上的將滑面人為的假定.運(yùn)用組合優(yōu)化方法中的Dijkstra算法尋求出最"短"即最"危"路徑,以此確定出最危險(xiǎn)滑面.這個(gè)路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)可以根據(jù)有限元計(jì)算中結(jié)構(gòu)面單元中的應(yīng)力、應(yīng)

3、變或位移最大點(diǎn)來確定,也可以任意假定多個(gè)起始點(diǎn)來進(jìn)行搜索計(jì)算確定,最終獲得最可能的破裂面和最小的邊坡穩(wěn)定系數(shù)Fs,作者在有關(guān)算例和實(shí)際工程中加以實(shí)現(xiàn).在搜索滑面的過程中針對目前都是以應(yīng)力準(zhǔn)則為依據(jù)的邊坡分析方法,文中提出了自己的改進(jìn)方法,對于Hoek等提出的利用點(diǎn)安全因子判別巖體破壞的準(zhǔn)則進(jìn)一步討論,提出可以以結(jié)構(gòu)面單元的應(yīng)變或應(yīng)變能作為搜索判別的最佳依據(jù),最終確定可能的最?；鍲s值,并在算例中通過對比計(jì)算分析,得出了若考慮結(jié)構(gòu)面的流

4、變特性,用應(yīng)變做為安全因子得出的解將是最能反應(yīng)實(shí)際的穩(wěn)定性規(guī)律.根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析,對于存在結(jié)構(gòu)面的邊坡而言,穩(wěn)定系數(shù)是一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù),只有在考慮"時(shí)效"的前提下得出的Fs值才是工程上可以使用的穩(wěn)定系數(shù).在計(jì)算中,初始狀態(tài)確定后得出的Fs<,始>與考慮時(shí)效后(流變計(jì)算收斂后)計(jì)算得出的Fs<,終>是一個(gè)遞減值,可以通過它們之比來看出"流變"對邊坡穩(wěn)定的影響程度.這種變化影響采用剪切應(yīng)變作為安全因子判斷時(shí)規(guī)律最為明顯.通過采用粘彈塑性

5、有限元程序(VPGold)結(jié)合組合優(yōu)化理論中的Dijkstra最短路徑算法及搜索程序(ComOpt),文中對國家重點(diǎn)工程德興銅礦大山村選礦廠高邊坡的典型斷面進(jìn)行了計(jì)算,并與規(guī)范中推薦的靜力平衡方法及其他計(jì)算方法、巖體試驗(yàn)參數(shù)和現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析,計(jì)算得出該邊坡的長期最小穩(wěn)定系數(shù),并對該工程的長期穩(wěn)定性即考慮時(shí)間效應(yīng)后的穩(wěn)定性作出了評價(jià).充分驗(yàn)證了作者提出觀點(diǎn)的可行性和合理性.作者最后提出對于該類方法的進(jìn)一步工作目標(biāo),即若在計(jì)算過