黄土泥岩接触面滑坡工程防护的数值模拟.pdf

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1、内蒙古工业大学学报J0URNAL0FINNERMONG0LIA第33卷第2期UNIVERSITYOFTECHN0L0GYVoI．33No．22014文章编号：1001—5167(2014)02—0013—05黄土泥岩接触面滑坡工程防护的数值模拟乌力吉那顺，李驰，姚德，郑程波(1．内蒙古工业大学土木-V程学院；2．内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特010051))摘要：以晋陕蒙接壤区黄土泥岩接触地带滑坡为工程研究背景，分析研究黄土泥岩接触面滑坡的工程防护。通过室内试验确定了黄土的基本物理力学参数。利用FLAC2D数值软件，对地区常见的挡墙

2、和锚索工程防护措施，针对坡脚为15。和25。的滑坡模型进行了工程防护的数值模拟，对比其防护效果，并给出工程建议。关键词：黄土泥岩接触面；坡体失稳；FLAC数值模拟；工程防护中图分类号：TU444文献标识码：A0引言黄土在中国的分布最广、最完整、其沉积量也是最厚的[1]。内蒙古黄土泥岩地带分布于内蒙古自治区呼包平原东南、蛮汉山以西的山前地带，以及托克托旗以南的黄河西岸及其支流浑河、清水河流域地区，属晋陕蒙接壤区。黄土泥岩界面滑坡是内蒙古黄土地区最为严重的地质灾害之一。由于其发生具有突然性、频繁性和隐蔽性，所以给滑坡的预警与治理带来了巨大

3、困难[2]。本文主要研究黄土泥岩界面滑坡，预测其动态变化趋势和防护措施，为黄土泥岩地带工程建设提供理论指导，数值模拟采用FLAC2D数值软件，以15。、25。坡体为研究对象，分析在挖除坡脚后挡墙防护、挡墙和锚索联合防护作用下黄土泥岩界面的水平滑移情况；并且在挡墙和锚索联合防护后，加上强降雨，分析其防护效果_4]。1数值模型的建立1．1数值计算模型坡体模型的上顶宽16m，下底宽61~74m，上覆黄土层的厚度2．5m，高8~21m，坡长50m，坡脚的变化范围i0~25。，数值模型中网络单元格边长为0．3m，在黄土与泥岩界面处进行局部加密。

4、边界条件为底部水平，x和Y方向全部约束，垂直边界设x方向约束，顶面和坡面为自由边界。图1模型及边界条件Fig．1TheModelandTheBoundaryConditions收稿日期：2014一O2—24作者简介：乌力吉那顺(1989一)，男，内蒙古卓资县人，在读硕士研究生，研究方向：岩土工程。基金项目：内蒙古自然科学基金重大项目(ZDO6O2)。第2期乌力吉那顺等黄土泥岩接触面滑坡工程防护的数值模拟149接触面为库伦摩擦接触，以接触面坡脚处为坐标轴原点，水平为X轴，垂直为Y轴。黄土泥岩接触面上各节点距离原点的距离为坡面距，以此确定

5、坡面各个节点在接触面上的位置(各节点的坡面距等于FLAC数值模型中界面处的单元格边长)。数值模拟结果中，位移为正表示方向朝向土坡，为负表示方向背离土坡向外。重力式挡墙与土的接触面不是粘结在一起，而是可以相对滑动的，土和墙靠摩擦力相互作用。挡土墙的底面是坐落在泥岩上，埋置深度0．5m。锚索在泥岩中的锚固长度在2m以上，方向斜向下与水平面成大约5。。OXL坌墨盟．J=t=■尺寸示榭图2模型界面及挡土墙示意图Fig．2TheSchematicofModelinterfaceandRetainingwall1．2数值计算参数的确定与计算表1土

6、体物理力学参数Table1SoilParameters表2接触面参数Table2Parametersofinterface表3挡墙数值计算参数Table3RetainingWallParameters表4锚索数值计算参数Table4AnchorParameters15O内蒙古工业大学学报表5锚梁数值计算参数Table5BeamParameters数值模拟计算中，取黄土含水率为11，其他相关参数如表1，2，3，4[所示。2数值计算结果及分析E一

7、【xv辞晕}篙日2．1不同坡角情况下数值模拟结果及分析∞墨■当坡角设置为1O。、15。、2O

8、。和25。时，接触面上不同点的水平位移曲线如图2所示：0l0邪加40即洼：船盎壤是木羊位置羞小1∞倍吾曲●雏壤曩毛，-图3接触面水平位移曲线Fig．3Curveofthetotalhorizontaldisplacementoftheinterface随着坡角增大，接触面上各点水平位移也随之增大；坡角越大时位移增长率也加快。同一坡角，坡面点的位移从坡脚向坡顶增加，其坡角处是坡体阻力的主要承受者。从图中看出，25。的坡角时接触面上各点产生较大位移，易出现滑坡。2．215。坡体挖坡脚和加挡土墙支护效果的数值模拟分析图4是15。坡角时，挖坡

9、脚以及设置挡土墙以后，接触面各点位移随坡面距的变化情况。OO∞30白∞墟曩IE，-图4水平位移曲线图Fig．4Cloudchartofhorizontaldisplacement以15。的坡体为例，此时坡角对于坡体的抗滑