基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法_王培涛

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1、第34卷第1期东北大学学报(自然科学版)Vol．34，No．12013年1月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Jan．2013基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法1121王培涛，杨天鸿，朱立凯，刘洪磊(1．东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819;2．煤炭科学研究总院沈阳研究院，辽宁沈阳110016)摘要:基于颗粒流离散单元法，将强度折减法引入到边坡稳定性研究中，可以解决应用连续变形分析方法研究存在的缺陷．取特定平均不平衡力比率作为边坡失稳与否判断准则，将颗粒间粘结强度及摩擦系数进行折减，以边坡岩体出现失稳破坏且断

2、裂面贯通作为失稳判断准则，一方面能够对边坡局部危险区域予以定性预测，另一方面监测边坡变形到破坏的失稳过程，最终定量分析边坡稳定性．结合黑山铁矿现场边坡稳定研究实例，分别研究了边坡开挖扰动前后的边坡变形特征，得到开挖前后边坡安全系数分别为1.803和1.183，与预期结论一致．关键词:PFC2D;离散元法;岩质边坡稳定性;强度折减法;数值模拟中图分类号:TP274文献标志码:A文章编号:1005－3026(2013)01－0127－04StrengthReductionMethodforRockSlopeStabilityAnalysisBasedonPFC2D1121WANGPei-tao

3、，YANGTian-hong，ZHULi-kai，LIUHong-lei(1．SchoolofResources＆CivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China;2．ShenyangBranchofChinaCoalResearchInstitute，Shenyang110016，China．Correspondingauthor:WANGPei-tao，E-mail:peitaowpt@163．com)Abstract:Strengthreductionmethodwasimplementedintothepart

4、icleflowcode(PFC2D)thatisbasedondiscreteelementmethod(DEM)，totacklethedifficultiesfortheslopestabilityanalysisbasedoncontinuummechanics．Inthisregard，theratioofaverageunbalancedmechanicalforceasthefailurecriteriatojudgetheunstablefailureofslope，thecohesiveforceandfrictionalcoefficientwerereducedtoc

5、apturethecoalescenceoffractures，thisapproachcouldnotonlyqualitativelyjudgethelocalfailureoftheslope，butalsomonitorthecompleteinstablefailureprocessoftheslope．Bymeansofstrengthreductionmethod，safetyfactorcouldbefinallycalculatedautomatically．Theproposedmethodwasappliedtotherockslopestabilityanalysi

6、sofHeishanmetalmine．Slopesafetyfactorsunderdifferentconditionswereobtainedrespectively．Thesafetyfactorsof1.803and1.183beforeandaftertheexcavationofslopewereobtainedrespectively，whichagreewiththeexpectations．Keywords:PFC2D;discreteelementmethod;rockslopestability;strengthreductionmethod;numericalsi

7、mulation强度折减方法自Zienkiewicz提出以来，引起形成一个累进性变形破坏过程．由于连续变形方［1－4］了国内外学者的关注和研究．利用有限元强法自身特点限制，无法对该过程进行分析，非连续度折减法研究边坡稳定性可以有效地分析边坡强变形分析方法能够方便地实现边坡变形从量变到度储备情况和边坡大型滑移趋势．然而，从边坡工质变的全过程，因此利用非连续变形分析方法研程滑坡失稳破坏的机理分析可知，边坡岩体的变究边坡稳定性