边坡破坏过程离心模型试验的应力位移场研究

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1、万方数据第29卷第10期2008年10月岩土力学RockandSoilMechanics、，01．29No．10Oct．2008文章编号l1000--7598--(2008)10—2637一05边坡破坏过程离心模型试验的应力位移场研究张嘎1，王爱霞2，牟太平1，张建民1(1清华大学水沙科学与水利水电工程国家霞点实验室，北京100084：2北京科技大学土木工程系，北京100083)摘要：提出了一种确定离心模型试验过程中边坡的应力和位移场及其变化过程的方法。基于物理测量与数值模拟相结合的思路，首先采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场；然后通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。该方

2、法己成功用于多个边坡离心模型试验中的应力位移场的确定，表明了该方法可以较好地得出离心模型试验过程中边坡的应力和位移场。边坡离心模型试验结果表明，边坡的破坏过程与应变局部化和应力集中的过程有着密切联系。关键词t边坡；离心模型试验；渐进破坏；测量；数值模拟中图分类号：TU11．93文献标识码：AStudyofstressanddisplacementfieldsincentrifugemodelingofslopeprogressivefailureZHANGGal，WANGAi．xia2，MUTai．pin91，ZHANGJian．Minl(1StateKeyLaboratoryofHydros

3、cienceandHydraulicEngineering，TsinghuaUniversity,aeijing100084，China；2DepartmentofCivilEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100084，China)Abstract：Anewmethodispresentedtocapturethestressandthedisplacementfieldsofaslopeincentrifugemodeltestprocessbasedontheschemewiththecombinatio

4、nofphysicalmeasurementandnumericalanalysis．Thedisplacementfieldismeasuredbyusingnon—contactdisplacementmeasuringsystemonthebasisofimageanalysisincentrifugemodeltest．Consequently，thestressfieldisobtainedbyusingnumericalsimulationwithbackanalysis．Suchamethodhasbeenusedforseveralcentrifugemodeltests．It

5、hasbeenconfn．rnedtOobtainthestressandthedisplacementfieldsofaslopeincentrifugemodeltestprocessreasonably．Thetestresultsshowthattheprogressivefailureofaslopeisdependentsignificantlyontheprocessofthestrainlocalizationandstressconcentration．Keywords：slope；centrifugemodeling；progressivefailure；measureme

6、nt；numericalanalysis1前言边坡的破坏机理和稳定性分析具有重要的理论和实践意义。边坡的破坏一般是渐进的，其破坏结果与一定边界条件下边坡的变形和应力发展过程密切相关。目前，边坡破坏过程的研究方法主要可分为物理模拟和数值模拟两种。在物理模拟手段中，原型观测可以说是最真实可靠的。不过，原型观测要耗费大量的时间和财力，而且存在着边界条件不明确、土的物理力学特性难以测定和测量手段复杂等很多问题，其精度受到多种因素的影响。而离心模型试验以其能再现自重应力场以及与自重有关的变形过程，直观揭示变形和破坏的机理，成为物理模拟手段中应用最为广泛的研究手段之一，在边坡破坏及其影响因素等研究中进行了

7、较多的应用【l-7J。特别是最近随着计算机图像测量技术的发展，剑桥大学和清华大学等单位分别基于不同的图像相关分析原理开发了离心场位移测量技术，实现了对离心模型试验中边坡变形全过程的测量【8'91。但是，限于离心模型的尺寸和测量仪器条件，目前仍难以较准确、全面地测量出离心模型试验过程中边坡的应力场。而数值模拟方法由于对复杂几何和应力条件处理的高度灵活性和适应性，已成为边坡破坏分析方面的主要工具之一【