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不同饱和度边坡稳定性有限元分析 ｃｏｎ５Ｔ烈ＩｃＴｉｏｎ ｓ△ｒ＝ＥＴＹ 建筑盔金 ２０１４年第１２期 基础施工安全 。谢金亮（中国恩菲工程技术有限公司） 【摘要】本文采用有限元分析软件ａｎｓｙｓ建立滑坡模型，分析了当降雨导致边坡不同饱和度 时的位移场、剪力场和剪应变状况。同时，发现当边坡水体饱和度为１００％时，边坡下部位移小于上部位移，很好地验证了实际情况。 【关键词】边坡稳定性ａｎｓｙｓ饱和度【中图分类号】Ｔｕ７５１．６ 【文献标志码】Ｂ １ 前言边坡稳定性研究发展的过程，同时又是边坡稳定性分析方法不断发展的过程…。大量国内外学者参与到该项工作中，发展了多种评价方法，主要可以分为三类：定性分析方法、定量分析方法和非确定性分析方法。由于地质问题的复杂性，目前仍没有一种完全符合边坡实际情况的精确的评价方法。边坡稳定性评价过程中存在大量定性因素，定性分析仍是边坡稳定性分析的基础。边坡稳定性分析目前没有走到完全定量这一步，它只能算是一种半定量的分析方法口］。而定量分析方法的发展表现为极限平衡理论的进一步完善、数值分析方法的广泛应用和复合分析法的逐渐应用的发展态势。定量分析方法包括极限平衡分析法和数值分析法。其中，极限平衡法通过计算在滑动破坏面上的抗滑力与滑动力之比即稳定安全系数来判断边坡稳定性，目前已发展了多种极限平衡分析方法，如斯宾塞法、简布法、摩根斯坦一普赖斯法、剩余推理法等。极限平衡法由于其计算简单、物理意义相对清晰而得到了广泛的应用，其理论也发展得相对完善，但它不能考虑岩土体内部的应力应变关系、材料的非线性、 边坡稳定性问题一直是工程建设的重要研究内容，涉及矿山、铁路、公路、水电等诸多工程领域，能否正确评价边坡稳定性关系到工程的安全性。露天矿开采过程中，边坡的稳定不仅影响到工程的进度，而且关系到整个矿山的持续发展。同时，露天开采的边坡稳定性，主要受边坡岩体内的地质构造等因素的影响，是一个复杂的地质力学问题。为了保证露天边坡稳定和上覆岩层的控制，必须考虑露天边坡的稳定性。而地下开采将造成采场周围的岩体产生变形和破坏，这种变形和破坏可能波及到地表，引起地表沉陷和边坡失稳，不仅对矿山工程造成影响，还会对岩层和地表的其它工程或者建筑造成损害，是采矿工程地下开采中的一个技术难题。 另外，随着我国高等级公路和铁路的建设发展，山区复杂地质条件下高等级公路和铁路修建带来的边坡稳定性问题日益突出，由于公路和铁路建设具有路线长、边坡数量多等特点，因此为保证工程安全施工也需要考虑边坡稳定性问题。 ２边坡稳定性定性和定量分析现状 ［作者简介］谢金亮（１９８ｌ一），汉族，男，江西抚州人，硕士，主要从事矿山安全生产咨询和研究工作。４ 万方数据 ｃｏｎｓＴＲｕｃｌｌｏｎｓ△ＦＥＴＹ立筑宠金岩土体中的应力历史和加载时的应力条件。 随着计算机应用技术的发展，数值模拟技术在边坡稳定性评价中得到广泛深入的应用，为边坡变形稳定性分析和强度稳定性分析提供了强有力的工具［３］［４］。采用ａｎｓｙｓ有限元分析边坡的稳定性，弥补了刚体极限平衡法不能求出岩土体的应力——应变关系以及与实际工作状态不完全相符的不足，计算结果较精确。因此，数值分析方法已逐步成为边坡稳定性的分析的主要方法。 ３ａｎｓｙｓ建模及过程 某滑体位于基岩上，且与基岩以弧形接触，边坡示意图如图１所示。地质勘查结果表明在正常情况下该滑体是稳定的，但受降雨影响，随着滑体饱和度增加，滑体的黏聚力和内摩擦角等物性参数将降低，可能导致其处于不稳定状态，且滑体的滑动面有可能产生在滑体与基岩的接触面上。 图１边坡示意图 通过采用有限元分析软件ａｎｓｙｓ来分析降雨对该滑体稳定性的影响。其中，基岩的弹性模量Ｅ＝２０ＧＰａ，泊松比脚．２５，容重。ｙ－２５００Ｎ／ｒｎ２。滑体在正常状态下的饱和度按２０％考虑，随着降雨量的变大，饱和度也逐渐增加。为了减少边界效应对计算结果的影响，在有限元中取左边界高为６００ｍ，右边界高为２００ｍ，宽度为１６００ｍ。本次分析采用二维平面单元分析，划分好网格后的有限元模型如图２所示。 图２边坡有限兀模型不意图 ４降雨时的应力及位移场分析结果 降雨会导致滑体饱和度发生变化，因此为分析降雨对边坡的影响，我们首先通过计算边坡不同饱和度时的位移、剪应力和剪应变情况，得到边坡饱和度为２０％和１００％的位移、剪应力和剪应变云图以及４０％、６０％、８０％时的剪应力增量图，如图３～图１１所示。 万方数据２０１４冬第１２期基础施工安全燎产烹恻黼絮，嗍鼍孝毛妒＝军甲图３饱和度为２０％的位移场（ｍ图４饱和度为