南芬露天铁矿边坡稳定性有限元分析.pdf

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1、第35卷第1期矿冶工程Vo1．35No12015年O2月MININGANDMETALLURGICALENGEERⅡGFebruary2015南芬露天铁矿边坡稳定性有限元分析①彭岩岩，汪虎，解毅，王一博，宫伟力(1．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；2．深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京100083)摘要：阐述了目前边坡稳定性分析的常用方法，详细介绍了数值分析方法中有限元法的原理，讨论了有限元法的利弊。以南芬露天铁矿为背景，用有限元软件ANSYS对其边坡稳定性进行了数值模拟分

2、析，应用强度折减法得出该边坡稳定安全系数，为南芬露天铁矿滑坡预防提供了设计依据。关键词：边坡稳定性；强度折减；有限元法中图分类号：TD854．6文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253-6099．2015．01．003文章编号：0253—6099(2015)Ol_0010一o4FiniteElementAnalysisfortheSlopeStabilityofNanfenOpen-pitIronMinePENGYan．yan，一，WANGHu。XIEYi，WANGYi．b0一，GON

3、GWei．1i，(1．SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMining&Technology(Beifing)，Beng100083，China；2．StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineering，Beifing100083，China)Abstract：Thecommonly—usedmethodsforslopestabilityanalysisatpres

4、entwerereviewed，theprincipleofusingfiniteelementmethodinthenumericalanalysis，anditsadvantagesanddisadvantageswerealldiscussedindetails．WiththeNanfenopen-pitIronMineasanexample，thesafetyfactorofslopestabilitywasobtainedusingANSYSsoftwareinthenumericalsimul

5、ationanalysisfollowedbyusingstrengthreductionmethod，whichcanprovideareferenceinthelandslide—preventiondesignforNanfenopen-pitIronMine．Keywords：slopestability；strengthreduction；finiteelementmethod我国每年由滑坡等地质灾害所带来的经济损失严度可进一步提高。本文利用有限元法对南芬露天铁矿重，同时滑坡还造成大量的人员伤亡

6、。目前，边坡失工作帮高边坡进行稳定性分析，指导南芬露天铁矿滑稳已成为仅次于地震的第二大地质灾害。因此，边坡区防治工作，以保障矿山的安全生产。坡稳定性问题一直是国内外学者极为关注的研究课1有限元法(强度折减法)基本原理题。边坡稳定性分析方法大致可以分为两大类：定性分析方法和定量分析方法。定量分析方法是采有限元法(FiniteElementMethod，FEM)是将求用土力学、岩体力学及理论力学的相关知识，基于经典解域及其边界面离散成有限个仅在节点处相联系的子的数学物理方程与计算机技术求解稳定安全系数、计域(

7、即单元)和面域，然后用单元的形函数作为试函数算滑坡结构体内的应力应变关系来分析边坡稳定性。项、单元的节点未知量作为待定系数，从而形成试函数数值分析法是考虑岩土体为非均质、不连续、大变的Galerkin法，这种方法又属于加权残数法。有限元形等特点而出现的方法。有限元法是数值分析法中的法的优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不典型代表，该法全面满足静力许可、应变相容和应力．连续性，可以给出岩体的应力、应变大小与分布，避免应变之间的本构关系。近年来，基于有限元的强度折了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的

8、缺减法在边坡稳定性分析中的应用备受重视。很多学者点，近似地从应力应变去分析边坡的变形破坏机制，分对该问题进行了研究。采用有限元强度折减法进析最先、最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行行数值模拟，所得岩体结构面的稳定安全系数计算精加固的部位等。缺点是还不能很好地求解变形和位移①收稿日期：2014—07—28作者简介：彭岩岩(1987一)，女，河南周口人，博士研究生，主要从事岩土工程、结构工程等方面的研究。第1期彭岩岩等：南芬露