岩土工程边坡稳定性分析中的拉伸破坏问题

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2016.0674

摘要
图/表
参考文献(33)
相关文章 (15)

全文: PDF (2019 KB) HTML (1 KB)
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要应用FLAC3D数值软件结合强度折减法，分别定义2种破坏准则来考虑拉伸破坏和不考虑拉伸破坏，并根据对比分析原理，模拟2种典型类型的边坡——均质土坡和含有节理的岩坡在不同的坡高、坡角、节理倾角情况下的稳定性问题，以探讨是否需要考虑拉伸破坏，以及在何种条件下必须考虑，影响程度如何。模拟结果显示，在采用连续介质力学与理想弹塑性模型来模拟滑坡问题时，是否考虑拉伸破坏对均质土坡稳定性影响不大，但对于模拟节理岩坡滑动的影响不可忽略。考虑抗拉强度准则之后，岩土边坡安全系数偏于保守。对于稳定性越好的边坡，进行失稳分析时，拉伸破坏对安全系数的计算影响越大。同时在岩质边坡节理的倾角接近水平和竖直时，只有在考虑拉伸破坏时才可以更加真实合理地模拟出边坡的破坏区以及剪切滑动面。采用定义的2种破坏准则分析意大利阿勒颇露天矿山滑坡问题，验证上述研究结论。最后，对数值模拟方法、本构模型、孔隙水压等对边坡稳定性模拟分析的影响进行讨论。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入我的书架
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	郭芳1
	2
	3
	梁正召1
	2
	3
	龚斌2
	3
	李根2
	3

关键词 ：边坡工程, 拉伸破坏, 强度折减法, 节理岩坡, 边坡稳定性

Abstract：Based on the principle of strength reduction method combined with FLAC3D numerical software，two failure criteria ware defined to consider and not consider the tensile failure. And two types of slopes，homogeneous soil slope with different slope angle and slope height，and jointed rock slope with different joint angles，were analyzed to investigate whether the tensile damage should be taken into consideration，and under what conditions the tensile strength must be considered，and the extend of the impact. The results showed that the tensile strength had little influence on the stability of homogeneous soil slopes，but it had greater influence on the jointed rock slopes. When the tensile strength criterion was considered，safety factors of the rock slopes were decreased. And the better of the slope stability，the greater of the impact of tensile damage on the calculation of the safety factor. In addition，for the rock slopes with horizontal or vertical joints，the tensile failure was necessary to be considered in the numerical modelling to obtain satisfactory slip surface and plastic zones. The two different failure criteria were also used to verify sliding failure of a mine slope in the northern part of Italy. And the results verified the previous research conclusion. Finally，different numerical methods，constitutive laws and pore water pressure were discussed in slope failure modelling.

Key words： slope engineering tensile failure strength reduction method jointed rock slope slope stability

引用本文:

郭芳1，2，3，梁正召1，2，3，龚斌2，3，李根2，3. 岩土工程边坡稳定性分析中的拉伸破坏问题[J]. 岩石力学与工程学报, 2017, 36(4): 3192-3205.
GUO Fang1，2，3，LIANG Zhengzhao1，2，3，GONG Bin2，3，LI Gen2，3. Tensile failure in stability analysis of rock and soil slopes. , 2017, 36(4): 3192-3205.

链接本文:

https://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2016.0674 或 https://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/Y2017/V36/I4/3192

[1]	陈育民，徐鼎平. FLAC/FLAC3D基础与工程实例[M]. 北京：中国水利水电出版社，2008：260-261.(CHEN Yuming，XU Dingping. FLAC/FLAC3D basis and engineering examples[M]. Beijing：China Water Power Press，2008：260-261.(in Chinese))
[2]	李安洪，周德培，冯君，等. 顺层岩质边坡稳定性分析与支挡防护设计[M]. 北京：人民交通出版社，2011：61-95.(LI Anhong，ZHOU Peide，FENG Jun，et al. Stability analysis and design of retaining and protecting of bedding rock slope[M]. Beijing：China Communication Press，2011：61-95.(in Chinese))
[3]	李春忠，陈国兴，樊有维. 基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析[J]. 防灾减灾工程学报，2006，26(2)：207-212.(LI Chunzhong，CHEN Guoxing，FAN Youwei. Slope stability analysis using strength reduction finite element method based on ABAQUS[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2006，26(2)：207-212.(in Chinese))
[4]	赵尚毅，时卫民，郑颖人. 边坡稳定性分析的有限元法[J]. 地下空间，2001，21(5)：450-454.(ZHAO Shangyi，SHI Weimin，ZHENG Yingren. Finite element method for slope stability analysis[J]. Undergroud Space，2001，21(5)：450-454.(in Chinese))
[5]	吴明，傅旭东，刘欢. 边坡稳定性分析中的强度折减法[J]. 土工基础，2006，20(1)：49-52.(WU Ming，FU Xudong，LIU Huan. By shear strength reduction method used in slope stability analysis[J]. Soil Engineering and Foudation，2006，20(1)：49-52.(in Chinese))
[6]	刘顺青，洪宝宁，徐奋强，等. 高液限土边坡稳定性影响因素的敏感性研究[J]. 防灾减灾工程学报，2014，34(5)：589-596.(LIU Shunqing，HONG Baoning，XU Fengqiang，et al. Sensitivity studies on factors influencing stability of high liquid limit soil slope[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2014，34(5)：589-596.(in Chinese))
[7]	徐晓惠，姚再兴. 凹边坡参数对边坡稳定性的影响[J]. 力学季刊，2015，36(1)：105-114.(XU Xiaohui，YAO Zaixing. Effects of concave slope parameters on slope stability[J]. Chinese Quarterly of Mechanics，2015，36(1)：105-114.(in Chinese))
[8]	蔡静森，晏鄂川，王章琼，等. 反倾层状岩质边坡悬臂梁极限平衡模型研究[J]. 岩土力学，2014，35(增1)：15-28.(CAI Jingsen，YAN Echuan，WANG Zhangqiong，et al. Study of cantilever beam limit equilibrium model of anti-dip layered rock slopes[J]. Rock and Soil Mechanics，2014，35(Supp.1)：15-28.(in Chinese))
[9]	HEALY D，JONES R R，HOLDSWORTH R E. Three-dimensional brittle shear fracturing by tensile crack interaction[J]. Nature，2006，439(5)：64-67.
[10]	王东，刘长武，王丁，等. 复杂应力条件下岩石的拉剪变形及破坏准则研究[J]. 四川大学学报：工程科学版，2012，44(2)：31-35.(WANG Dong，LIU Changwu，WANG Ding，et al. Research on the tension-shear deformation and failure criterion of rock under complex stress[J]. Journal of Sichuan University：Engineering Science，2012，44(2)：31-35.(in Chinese))
[11]	陈小婷，黄波林，刘广宁. 三峡库区巫峡段茅草坡斜坡变形特征分析[J]. 水文地质工程地质，2012，(3)：102-107.(CHEN Xiaoting，HUANG Bolin，LIU Guangning. Deformation characteristic analysis of the Maocaopo slopein the Wu Gorge of the Three Gorges Reservoir[J]. Hydrogeology and Engineering Geology，2012，(3)：102-107.(in Chinese))
[12]	王凯. 奉节新城区大三马山滑坡形成机制的离心模型试验以及在水库正常运行下的稳定性研究[硕士学位论文][D]. 成都：成都理工大学，2013.(WANG Kai. The centrifuge modeling test of mechanics and stability analysis under the normal operation of reservoir for Sanma mountain landslide in new main site of Fengjie county[M. S. Thesis][D]. Chengdu：Chengdu University of Technology，2013.(in Chinese))
[13]	岳中琦，徐前. 现今斜坡工程安全设计理论的根本缺陷与灾难后果[J]. 岩土工程学报，2014，36(9)：1 601-1 606.(YUE Zhongqi，XU Qian. Fundamental drawbacks and disastrous consequences of current geotechnical safety design theories for slopes[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2014，36(9)：1 601-1 606.(in Chinese))
[14]	岳中琦. 全球岩土工程领域共同挑战性问题的土力学理论根源[J]. 岩土工程学报，2015，37(增2)：11-15.(YUE Zhongqi. Challenging issues in global geotechnical profession caused by soil mechanics[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2015，37(Supp.2)：11-15.(in Chinese))
[15]	朱伯芳. 有限单元法原理与应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，2009：479-535.(ZHU Bofang. The finite element method theory and applications[M]. Beijing：China Water Power Press，2009：479-535.(in Chinese))
[16]	潘别桐，黄润秋. 工程地质数值法[M]. 北京：地质出版社，1994：95-129.(PANG Bietong，HUANG Runqiu. Engineering geological numerical method[M]. Beijing：Geological Publishing House，1994：95-129.(in Chinese))
[17]	尚岳全，黄润秋，董孝壁，等. 工程地质研究中的数值分析方法[M]. 成都：成都科技大学出版社，1991：96-158.(SHANG Yuequan，HUANG Runqiu，DONG Xiaobi，et al. Numerical analysis methods in engineering geology research[M]. Chengdu：Chengdu University of Science and Technology Press，1991：96-158.(in Chinese))
[18]	黄润秋，张倬元，王士天. 高边坡稳定性的系统工程地质研究[M]. 成都：成都科技大学出版社，1991：52-61.(HUANG Runqiu. ZHANG Zhuoyuan，WANG Shitian. Study on the stability of high slope stability of the system engineering geology[M]. Chengdu：Chengdu University of Science and Technology Press，1991：52-61.(in Chinese))
[19]	郑颖人，赵尚毅，李安洪，等. 有限元极限分析法及其在边坡中的应用[M]. 北京：人民交通出版社，2011：6-7.(ZHENG Yingren，ZHAO Shangyi，LI Anhong，et al. Finite element limit analysis method and its application in slope[M]. Beijing：China Communication Press，2011：6-7.(in Chinese))
[20]	郑颖人，赵尚毅. 有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用[J]. 岩石力学与工程学报，2004，23(19)：3 381-3 388.(ZHENG Yingren，ZHAO Shangyi. Application of strength reduction FEM in soil and rock slope[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2004，23(19)：3 381-3 388.(in Chinese))
[21]	赵尚毅，郑颖人，邓卫东. 用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析[J]. 岩石力学与工程学报，2003，22(2)：254-260.(ZHAO Shangyi，ZHENG Yingren，DENG Weidong. Stability analysis on jointed rock slope by strength reduction FEM[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(2)：254-260.(in Chinese))
[22]	卢敦华，曲艳伟，何忠明，等. 结构面强度参数对层状边坡稳定性影响的三维分析[J]. 中南大学学报：自然科学版，2011，42(1)：147-151.(LU Dunhua，QU Yanwei，HE Zhongming，et al. Three dimensional analysis for effect of structural plane strength parameters on stratified slope stability[J]. Journal of Central South University：Science and Technology，2011，42(1)：147-151.(in Chinese))
[23]	黄历. 山区高速公路顺层岩质边坡的稳定性评价与研究[硕士学位论文][D]. 武汉：武汉理工大学，2014.(HUANG Li. Stability evaluation and study on bedding rock slope of highway in mountainous area[M. S. Thesis][D]. Wuhan：Wuhan University of Technology，2014.(in Chinese))
[24]	韩贝传，王思敬. 边坡倾倒变形的形成机制与影响因素分析[J]. 工程地质学报，1999，7(3)：213-217.(HAN Beichuan，WANG Sijing. Mechanism for toppling deformation slope and analysis of influencing factors on it[J]. Journal of Engineering Geology，1999，7(3)：213-217.(in Chinese))
[25]	张以晨，佴磊，沈世伟，等. 反倾层状岩质边坡倾倒破坏力学模型[J]. 吉林大学学报：地球科学版，2011，41(增1)：207-213. (ZHANG Yichen，NAI Lei，SHEN Shiwei，et al. Mechanical models of anti-dip layered rock slope toppling failure[J]. Journal of Jilin University：Earth Science，2011，41(Supp.1)：207-213.(in Chinese))
[26]	郑颖人，赵尚毅，邓卫东. 岩质边坡破坏机制有限元数值模拟分析[J]. 岩石力学与工程学报，2003，22(12)：1 943-1 952.(ZHENG Yingren，ZHAO Shangyi，DENG Weidong. Numerical simulation on failure mechanism of rock slope by strength reduction FEM[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(12)：1 943-1 952.(in Chinese))
[27]	范文，俞茂宏，李同录，等. 层状岩体边坡变形破坏模式及滑坡稳定性数值分析[J]. 岩石力学与工程学报，2000，19(增1)：983-986.(FAN Wen，YU Maohong，LI Tonglu，et al. Failure pattern and numerical simulation of landslide stability of stratified rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2000，19(Supp.1)：983-986.(in Chinese))
[28]	李安洪，周德培，冯君. 顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策[J]. 岩石力学与工程学报，2009，28(增1)：2 915-2 921.(LI Anhong，ZHOU Peide，FENG Jun. Failure modes of bedding rock cutting slope and design countermeasures[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(Supp.1)：2 915-2 921.(in Chinese))
[29]	张玉，徐卫亚，石崇，等. 争岗滑坡堆积体稳定性及治理措施研究[J]. 岩土工程学报，2010，32(9)：1 470-1 478.(ZHANG Yu，XUN Weiya，SHI Chong，et al. Stability and treatment of Zhenggang landslide accumulation mass[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2010，32(9)：1 470-1 478.(in Chinese))
[30]	吴碧辉，李华秀，姚明伙. 巫山县龚家方至独龙一带斜坡变形破坏机制[J]. 地下空间与工程学报，2010，6(增2)：1 656-1 659.(WU Bixiu，LI Huaxiu，YAO Minghuo. Deformation and failure mechanism of slope in area from Gongjiafang to Dulong of Wuxia County，Chongqing[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2010，6(Supp.2)：1 656-1 659.(in Chinese))
[31]	黄润秋，许强. 中国典型灾难性滑坡[M]. 北京：科学出版社，2008：21-26.(HUANG Runqiu，XU Qiang. Typical catastrophic landslides in China[M]. Beijing：Science Press，2008：21-26.(in Chinese))
[32]	IVAN N. The importance of tensile strength in geotechnical engineering[J]. Acta Geotechnica Slovenica，2013，(1)：5-17.
[33]	MARCO B，GIOVANNA P，GIOVANNI G. Rock slide simulation with the combined finite-discrete element method[J]. International Journal of Geomachanics，2012，12(6)：711-721.