弹塑性数值流形方法在边坡稳定分析中的应用.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2009／17(1)-0119-07弹塑性数值流形方法在边坡稳定分析中的应用焦健乔春生(北京交通大学北京100044)摘要针对现有数值流形方法只能进行弹性计算的不足，建立了一个能够反映完整岩块弹塑性变形特征的本构模型，并借助VC一开发了内置该本构模型的弹塑性数值流形程序。利用该程序模拟了含单节理岩样的室内压缩试验，分析得到了其强度和变形特性，计算结果符合实际的物理现象，表明程序是正确有效的。考虑到数值流形方法本身能够有效模拟材料的不连续变形，新增的弹塑性分析功能又可以反映岩石的强度特性，将弹塑

2、性数值流形程序应用于某含有不连续面的岩石边坡的稳定性分析。并结合锚杆单元的使用，对比分析了不同锚固方案的加固效果。程序提供的变形、应力等计算结果表明：预应力锚杆不仅可以防止不连续面发生剪切破坏，增强坡体的稳定性，限制塑性变形的发展；而且可以使不连续软弱层面对岩体变形的消极影响得以减弱，起到提高岩体整体性的作用。关键词数值流形方法弹塑性分析程序开发不连续变形岩质边坡中图分类号：TU457文献标识码：AELASTo—PLASTICBASEDNUMERICALMANIFoLDMETHoDFoRSTABILITYANDDEFoIATIoNANALYSISOFROCKSLOPESJIAO

3、JianQIAOChunsheng(BeijingJiaotongUniversity，Be~fing100044)AbstractAnelasto——plasticmodelofintactrockisestablishedandaddedtotheexistingnumericalmanifoldmethod(NMM)fordeformationandstrengthanalysis．ThecorrespondingVC“programisthendeveloped．Forverification，severalloadsimulationsofrockspecimensa

4、recarriedout．Thecomputedresultsshowafavorablea-greementwitheitheranalyticalorphysicaltestresults．SincetheNMMhastheinherentadvantageindealingwithrockdiscontinuities，thenewNMMprogramequippedwiththecapacityofelasto—plasticanalysiscanbeanefec—tivetoolformoregeotechnicalprojects．．Thestabilityofar

5、ockslopeisanalyzedwiththeprogram．Inaddition，rockboltsaretakenintoaccountinthesimulationprocess．Differentrockboltingdesignschemesarecomparedthroughthenumericalsimulation．Thecomputedresultsofferthedisplacementfield，thestressdistributionandtheevolutionofplasticity，whichshowthatrockboltscanpreve

6、ntthejointsintheslopefromcrackingandthepres—tressedboltscanefficientlyrestricttheevolutionofplasticity．Inaddition，itisobservedthatrockbohscombinetherockblocksonbothsidesofthejointtodeformconsistently，enhancingtheentiretyoftherockslope．KeywordsNumericalmanifoldmethod，Elasto—plasticanalysis，Pr

7、ogramdevelopment，Discontinuousdeforma—tion，Rockslopes，Slopestability收稿日期：2008—11—11；收到修改稿13期：2008—12—05．第一作者简介：焦健，岩土工程专业．Email：05115250@bjtu．edu．cnJournalofEngineeringGeology工程地质学报20091引言数值流形方法⋯利用现代数学——“流形”的有限覆盖技术，把连续的和非连续的变形问题融为l一体，统一解决了有限元和非连续变形分