岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S2): 607-615.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0170

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基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法

张文莲1, 2,孙晓云2, 3,陈勇2,金申熠1   

  1. 1. 石家庄铁道大学 土木工程学院,河北 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,河北 石家庄 050043; 3. 石家庄铁道大学 交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室,河北 石家庄 050043
  • 收稿日期:2021-01-29 修回日期:2021-06-11 出版日期:2022-10-10 发布日期:2022-10-10
  • 通讯作者: 孙晓云,女,1971年生,博士,教授,主要从事矿山安全监测方面的研究工作。E-mail: sunxy1971@126.com E-mail:wenlian_zhang1112@163.com
  • 作者简介:张文莲,女,1987年生,硕士,讲师,主要从事边坡稳定性分析的研究工作。
  • 基金资助:
    河北省自然科学基金(No.F2019210243)

Slope stability analysis method based on compressive strength reduction of rock mass

ZHANG Wen-lian1, 2, SUN Xiao-yun2, 3, CHEN Yong2, JIN Shen-yi1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang, Hebei 050043, China; 2. School of Electrical and Electronic Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang, Hebei 050043, China; 3. State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang, Hebei 050043, China
  • Received:2021-01-29 Revised:2021-06-11 Online:2022-10-10 Published:2022-10-10
  • Supported by:
    This work is supported by the Natural Science Foundation of Hebei Province(F2019210243).

摘要:

在岩体边坡稳定性分析方法中,基于非线性Hoek-Brown准则的强度折减法,存在折减方案不统一或计算太复杂等问题。针对这一问题,提出了一种基于岩体抗压强度的广义Hoek-Brown准则强度折减法,比直接折减材料参数,更能体现强度衰减的物理意义。方案以岩体单轴抗压强度作为折减依据,对岩石单轴抗压强度sci和反映岩体结构特征的参数组合sasa 均为模型参数)进行同比折减,分析该方案下抗剪切强度和抗拉强度的折减比例,并基于平均抗剪强度定义安全系数。应用该方案,对两个经典边坡算例进行稳定性分析,将所得安全系数、临界滑动面与局部线性化强度折减法、极限平衡法进行对比。结果表明,对于两算例,本方法所得安全系数与其他两种方法结果接近,相对误差低于2%;在算例1中,本方法得到的临界滑动面位置与其他两种方法结果一致性很高;在算例2中,本方案滑动面位置更接近于局部线性化法,且能同时反映剪切和拉伸破坏。以上结果验证了本强度折减方案和安全系数定义法的可靠性和合理性。

关键词: 强度折减法, 边坡稳定性分析, 广义Hoek-Brown准则, 安全系数, 临界滑动面

Abstract:

In the rock slope stability analysis methods, the strength reduction method based on nonlinear Hoek-Brown criterion has some problems, such as the disunity of reduction schemes or the complexity of calculation. To solve this problem, a generalized Hoek-Brown criterion strength reduction method based on the compressive strength of rock mass is developed, which can better reflect the physical significance of strength attenuation than the direct reduction of material parameters. Based on the uniaxial compressive strength of rock mass, the uniaxial compressive strength of intact rock sci and the parameters’ combination sa (s and a are empirical parameters of rock mass) are reduced by the same ratio, the reduction ratios of shear strength and the tensile strength are analyzed, and the factor of safety is defined based on the average shear strength. The proposed method is applied to the stability analysis of two classical slope examples, and the factor of safety and critical sliding surface obtained are compared with the local linearized strength reduction method and the limit equilibrium method. The results show that the factor of safety obtained by the proposed method is close to that obtained by the other two methods for two examples, and the relative error is less than 2%. In example 1, the location of the critical sliding surface obtained by the proposed method is in good agreement with the results of the other two methods. In example 2, the critical sliding surface of the proposed method is closer to that of the local linearization method, and can reflect both shear and tensile failures. The above results verify the reliability and rationality of the proposed strength reduction scheme and the definition method for factor of safety.

Key words: strength reduction method, slope stability analysis, generalized Hoek-Brown criterion, factor of safety, critical sliding surface

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