上覆土层节理岩质边坡稳定性数值分析.pdfVIP

第32卷 第2期 长 江 科 学 院 院 报 VoI．32 No．2 2015年 2月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Feb． 2 0 l5 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．02．022 上覆土层节理岩质边坡稳定性数值分析 张 建 。赵建平 (中南大学 资源与安全工程学院，长沙 410083) 摘 要：采用Mohr—Coulomb和Ubiquitous—Joint本构模型，运用强度折减法，研究节理面倾向与倾角、土层与岩层的 厚度比例对上覆土层节理岩质边坡稳定性的影响。结果表明：节理面顺倾角度大小与岩体中岩石的内摩擦角接近 时，坡体稳定性较差，破坏区域较大 ；节理面反倾角度与坡体潜在破坏裂隙近似正交时，坡体稳定性较好；随着坡角 的增大，节理面倾角变化对坡体稳定性的影响逐渐减弱；当节理面倾角大于坡角时 ，边坡角度是影响坡体稳定性的 主要因素；上覆土层厚度小于4m时，安全系数随土层厚度的增加而增大，土层厚度大于4m时，安全系数随土层厚 度的增加而减小；上层土体的厚度较小时，应重点对坡脚处进行支护；上层土体厚度接近或超过坡高一半时，应重 点对上层土体临空侧进行支护。 关键词：节理岩质边坡；上覆土层；Ubiquitous—Joint模型；强度折减法；稳定性；破坏形式；数值分析 中图分类号：TU457 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2015)02—0108—06 性特征，而对结构面的简化处理弱化 r岩体的各 向 异性特征，与实际情况有较大偏差。此外，不论是 自 1 研究背景 然边坡还是人工开挖边坡 ，由于 自然风化作用和地 节理岩质边坡分布广泛，构造复杂，稳定性分析 质构造作用等原因，岩质边坡在近地表层常常覆盖 难度较大，对节理岩质边坡稳定性的研究仍然是边 了一层土体或近似土体的软岩体，土层与岩层的厚 坡稳定性分析的重要 内容 j。白云峰等 J、陈从 度比例不同时，坡体潜在破坏位置也会有差别，以往 新等 j、龚文惠等 J、蔡跃等 基于不同方法和视 的研究鲜有涉及类似 问题。基于 以上分析，本文在 角对节理岩质边坡岩层倾向与坡体破坏形式的关系 已有的研究成果之上，采用数值分析方法，分析散碎 等问题进行了相关研究。鲁光银等 通过数值模 非连续节理分布特征对坡体稳定性的影响，以及土 拟的方式，对层状岩体的破坏模式和各向异性特征 层与岩层的厚度比例不同时坡体潜在破坏位置的分 进行了分析。林杭等 采用实体单元模拟结构面， 布规律，为类似地质状况的边坡治理提供参考。 将岩体 中的结构面作为连续介质处理，分析了优势 结构面不同倾角时坡体的破坏形式。柳群义 J、卢 2 本构模型原理 敦华等 。。采用遍布节理模型，分别研究了结构面倾 角对坡体破坏形式的影响和结构面参数对边坡稳定 数值分析采用有限差分软件 FLACⅡ’，上覆土层 性及破坏模式的影响。黄书岭等 针对 已有本构 的计算本构模型选用 Mohr．Coulomb模型，节理岩体 模型的局限性，开发了层状岩体复合材料硬化 一软 的本构模型选用 Ubiquitous—Joint模型 (遍布节理模 化模型，实现了非线性数值计算功能。赵炼恒 等 型)¨。Ubiquitous—Joint模型是包含 了 Mohr—Cou— 还研究了动态条件下节理岩质边坡的稳定性问题。 lomb体 内特殊方向上结构面各