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节理网络有限元在倾倒斜坡稳定分析中的应用

原文作者:
  宋彦辉,黄民奇,孙苗
发布时间:
  2014-08-15
来    源:
  长安大学 地质工程与测绘学院,Earth Science Department
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摘 要:节理网络有限元是指具有节理网络模拟功能的有限元,它不但能将野外节理统计特征直接输入到模型中,同时允许节理按一定的破坏准则产生屈服,从而较好地模拟边坡的实际结构及破坏特征。论述了倾倒变形边坡的分析方法及存在的问题,介绍了节理网络有限元的功能及参数输入,说明了其在倾倒变形边坡应用中的优势,并以黄河上游茨哈峡电站Ⅰ号倾倒体为例,计算了该倾倒边坡的稳定性及破坏趋势,结果表明,节理网络有限元是倾倒变形边坡稳定分析的一种有效、可靠的方法。
1 引 言
    倾倒破坏是反倾层状岩石或陡倾顺层岩石边坡及地下开挖中最常见的破坏类型之一。这类失稳破坏模型通常包括弯曲倾倒、块状倾倒、块状弯曲倾倒和次生倾倒等4 种类型。它们往往使层状岩体边坡产状变缓,岩层之间发生错动,并且在倾倒体内部及与正常岩层之间产生近于垂直层理的张性折断破坏。倾倒岩体与正常岩层之间有时呈明显的折断破碎带,有时则为过渡性接触,底部界限不甚明确。对于倾倒破坏岩体的稳定性分析,国内外都有较多的研究,归纳起来,这些研究主要有以下特点:①倾倒破坏研究主要以Goodman 和Bray 的工作为基础,针对块状倾倒并运用极限平衡进行分析[1-5]。②以物理模拟试验如底摩擦试验[6]、离心模拟试验[7-8]等为基础,确立倾倒破坏的模式,并在此基础上推导建立相应的稳定分析计算公式;③以数值模拟为手段研究倾倒破坏的机制及过程[9-11]。数值模拟方法主要为离散单元法、有限差分法、流形元法等,鲜有运用有限单元法进行研究的文献;④有些研究者还在极限平衡分析基础上,提出了倾倒岩体稳定分析的可靠性计算方法及图表法等[12-13]。
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