基于强度折减法的大岗山水电站边坡稳定性分析

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1、基于强度折减法的大岗山水电站边坡稳定性分析第42卷第24期2011年12月文章编号：1001－4179（2011）24－0065－04人民长江YangtzeRiverVol．42，No．24Dec．，2011高1键，徐12涛，徐奴文（1．大连大学材料破坏力学数值试验研究中心，辽宁大连116622；连116024）2．大连理工大学土木水利学院，辽宁大摘要：基于ANSYS强度折减法，以大岗山水电站右岸边坡为例，研究了弱层对边坡稳定性的影响、边坡的失稳破坏机理以及二维和三维分析计算结果的区别和联系。结果表明：弱层对边坡的稳定性有显著的控制作用；工程现场加

2、固措施对提高边坡稳定性的作用明显；边坡的失稳破坏是一个塑性区累积发展、位移逐步增大的过程；三维计算所得的安全系数、位移及应变值与二维计算结果存在一定的差异，主要是由于模型、单元、网格划分及单元应力状态等方面的差异造成的，相对而言，三维计算结果更加可靠。关键———————————————————————————————————————————————词：强度折减法；边坡稳定性；大岗山水电站文献标志码：A中图法分类号：TV641近年来，在岩土力学和工程地质领域，数值模拟技边坡稳定性分析、巷道结术广泛应用于隧道围岩稳定、坝体稳定性等方面的研究构支护、入G

3、oodman单元［3－5］［1－2］力c和内摩擦角φ同时除以一个折减系数F，得到一组新的c和φ值，然后作为一组新的材料参数输入，再进行试算。若程序收敛，则边坡处于稳定状态，然后再增加折减系数，直到程序恰好不收敛，此时对应的折减系数称为边坡的安全系数。此时，边坡达到极限状态，发可得到临界滑动面所在的塑性区。生剪切破坏，。Goodman引，较好地解决了有节理或断层的边坡有限元模拟问题；TimothyD．Stark等人通过边坡三维数值模型试验［6］，研究了边坡的抗剪强度等力学参数及渗流水压力等外界影响因素对边坡稳定性的影响；Askari和Farzaneh

4、等人研究了三维边坡模型中孔隙水压力对———————————————————————————————————————————————边坡稳定性的影响［7］2边坡地质条件大岗山水电站右岸边坡岩体中发育有β5（F1）、。目前，边坡稳定性的数值计算原理主要有强度折减法和离心加载法，其中强度折减法更是被岩土界所公认，郑颖人、陈祖煜等均对强度折减法有较深入的研究［8］XL9－15、XL316－1、γL5、β85、β117（f78）、β43、β8（f7）、f231、f65等主要岩脉、β146、断层、卸荷裂隙密集带，主要发育有6组节理，边坡岩体主要由黑云二长花岗岩

5、和辉绿岩等岩脉组成。XL9－15及断层f231是其中，裂隙带XL316－1、右岸边坡最主要的裂隙带和断层。XL316－1卸荷裂隙密集带总体产状近SN/E∠40°～50°，走向与边坡近平行，中倾坡外，位于坝顶1135m高程以上，卸荷松弛强烈；XL9－15卸荷裂隙密集带位于坝顶以上边坡以里，距离开挖坡面30～50m，位于XL316－1上盘约25m，总体产状N10°W/NE∠47°～52°；断层f231贯通右岸坝肩边坡约1260m高程以下，延伸长度大于。本文基于ANSYS强度折减法，以大岗山水电站右————————————————————————————

6、———————————————————岸边坡为例，通过二维、三维模型计算对比分析，研究了弱层对边坡稳定性的影响、边坡的失稳破坏机理以及二维分析和三维分析间的区别和联系，数值计算结果与相关文献的观点较吻合。1强度折减法强度折减法是建立在将材料参数强度缩小的有限元分析基础上的一种计算方法，将边坡强度参数凝聚收稿日期：2011－06－11基金项目：国家自然科学基金项目（41172265）作者简介：高键，男，硕士研究生，主要从事微震监测技术和边坡稳定性方面的研究。E－mail：allengaojian@163．com66300m，断层总体产状SN/E∠40

7、°～50°。人民长江2011年3．2计算参数选取边坡岩土材料的力学参数如表1所示。表1边坡岩土材料力学参数泊松比0．30．40．40．40．40．350．30．25重度/（g·cm－3）1．31．81．42．12．22．582．622．65———————————————————————————————————————————————摩擦角/内聚力/（°）30171．52426313342MPa0．030．10．10．30．450．71．02．0弹性模量/MPa2．6200180600850300080002100033．1二维分析计算模型及计算剖面

8、力学参数崩坡堆积土裂隙带XL361XL9－15－1、断层f231岩层①岩层②岩层③岩层④岩层⑤根据对大岗山水电站右岸边坡地