›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (S1): 146-150.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于边坡渐进破坏特征对传统极限平衡法几点假设的合理分析

曾 锃1, 2,张泽辉2,杨宏丽3,尹小涛4,党发宁1   

  1. 1. 西安理工大学 岩土工程研究所,西安 710048;2.浙江省水利水电勘测设计院,杭州 310002; 3.西安长庆科技工程有限责任公司 建筑工程设计部,西安 710018;4.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071
  • 收稿日期:2012-06-08 出版日期:2012-09-11 发布日期:2012-09-21
  • 作者简介:曾锃,男,1982年生,博士研究生,工程师,主要从事水工结构及环境岩土工程研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金面上项目资助(No. 50879069,No. 50679073);水利部公益性行业科研专项资助(No. 2007SHZ1-200701004)

Analysis of reasonability of several assumptions used in typical limit equilibrium methods based on progressive failure feature of slope

ZENG Zeng1,2, ZHANG Ze-hui2, YANG Hong-li3, YIN Xiao-tao4, DANG Fa-ning 1   

  1. 1. Institute of Geotechnical Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an, 710048, China; 2. Zhejiang Design Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Hangzhou 310002, China; 3. Department of Architecture Engineering, Xi'an Changqing Technology Engineering Co., Ltd., Xi’an 710018, China; 4. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2012-06-08 Online:2012-09-11 Published:2012-09-21

摘要: 边坡的渐进破坏特征一直以来是边坡计算仿真中的一个难点。实际边坡的破坏很少是一个整体达到极限状态,突然滑动的过程,往往是逐步发展由局部破坏到最终整体失稳,即临界状态小扰动导致的链式多米洛骨牌式失稳。利用颗粒流软件,设计了0.1 m粒径高10 m土坡的数值模型,粒间黏聚力为36 kPa,摩擦系数为0.36。初始模型在重力作用下不会发生破坏,通过单独折减粒间黏聚力到18 kPa使得边坡破坏,监测竖向颗粒组group的变化获取每20 000个时间步的边坡破坏形态,实现200 000个时间步内边坡的渐进破坏过程。边坡总是从局部开始破坏,坡体物质的运移造成次一级破坏,形成最终的近似弧形的滑动面,说明滑体不是整体下滑,不是刚体,不是整体达到极限状态;坡体内应力的变化也不是单调的,有涨有落,均区别于当前极限平衡法中有限条块的刚体假设;滑动面上同时达到极限状态假设,问题本身是静不定的,通过给出条间力的传递方式使之静定可解;整体分析不能考虑破坏的局部化和渐进特征。这说明边坡计算方法的未来在于能反映动力问题和材料破坏特征的离散元方法。

关键词: 边坡, 渐进破坏, 极限平衡法, 假设, 颗粒流程序, 数值试验

Abstract: Progressive failure feature of slope is difficult for numerical simulation of slope. Also practical slope failure process is rarely a whole and sudden slipping one, is often step by step one from local deformation to final and overall instability, which is a chain domino style failures triggered by small disturbance under critical condition. Here by particle flow code(PFC), a numerical slope with cohesion between particles being 36 kPa, friction coefficient between particles being 0.36, 0.1m particle size and 10m height is designed, initial models damage will not occur under gravity condition. Slope failure is done by cohesion strength between particles reduced to half of initial one. Slope shapes of each 20 000 steps, total steps being 200 000, are obtained by monitoring change of vertical particle groups at horizontal intervals of 1m, which directly reveals progressive failure of slope. Found that failure is always beginning from local part, movement of slope body material results in secondary damage in slope, which forms final arc sliding surface. These account for sliding isn’t a whole declining of slope body, the body isn’t a rigid one. Stress conditions along slip surface don’t reach limit state at the same time. Change of stress in slope body isn’t a monotonous one, but a process with rises and falls. All these conclusions contradict assumptions in current limit equilibrium methods such as rigidity of finite slice, simultaneously reaching limit sate on slip surface, making statically indeterminate problem solved by force transfer mode between slices given, overall analytical method not presenting localization and progressive feature of failure, which hints future of slope computing method lies in discrete element methods can present dynamic practical problem and material real failure characteristics.

Key words: slope, progressive failure, limit equilibrium method, assumption, particle flow code, numerical test

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[1] 苏永华, 李诚诚. 强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 389-398.
[2] 朱彦鹏, 陶钧, 杨校辉, 彭俊国, 吴强, . 框架预应力锚托板结构加固高填方边坡 设计与数值分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 612-623.
[3] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[4] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5] 刘顺青, 黄献文, 周爱兆, 蔡国军, 姜朋明, . 基于随机块石模型的土石混合边坡稳定性 分析方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 350-358.
[6] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[7] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[8] 姜谙男, 张权, 吴洪涛, 段龙梅, 焦明伟, 白涛, . 基于改进局部安全度的爆破作用边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 511-518.
[9] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[10] 许婧璟, 唐旭海, 刘泉声, 冯禹菲. 基于能量跟踪法研究岩石破碎 对滚石运动轨迹的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 541-548.
[11] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
[12] 聂秀鹏, 逄焕平, 孙志彬, 谢松梅, 侯超群. 三维加筋边坡地震稳定性上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3483-3492.
[13] 陈冲, 王卫, 吕华永, . 基于复合抗滑桩模型加固边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3207-3217.
[14] 刘新荣, 邓志云, 刘永权, 刘树林, 路雨明, . 地震作用下水平层状岩质边坡累积损伤与 破坏模式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2507-2516.
[15] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
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[1] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[2] 张宜虎,周火明,邬爱清. 结构面网络模拟结果后处理研究[J]. , 2009, 30(9): 2855 -2861 .
[3] 张常光,张庆贺,赵均海. 非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J]. , 2010, 31(6): 1871 -1876 .
[4] 杨天鸿,陈仕阔,朱万成,刘洪磊,霍中刚,姜文忠. 煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究[J]. , 2010, 31(7): 2247 -2252 .
[5] 郝冬雪,陈 榕,栾茂田,武科. SBPT测定饱和黏土不排水强度的数值分析[J]. , 2010, 31(7): 2324 -2328 .
[6] 李卫超,熊巨华,杨 敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[7] 张桂民 ,李银平 ,施锡林 ,杨春和 ,王李娟. 一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 284 -289 .
[8] 王 伟 李小春 李 强 石 露 王 颖 白 冰. 小尺度原位瞬态压力脉冲渗透性测试系统及试验研究[J]. , 2011, 32(10): 3185 -3189 .
[9] 王洪新 ,孙玉永 . 考虑基坑开挖宽度的杆系有限元算法及试验研究[J]. , 2012, 33(9): 2781 -2787 .
[10] 刘飞禹 ,余 炜 ,蔡袁强 ,张孟喜 . 桩承式加筋地基室内试验及数值分析[J]. , 2012, 33(S1): 244 -250 .