基于FLAC数值模拟分析某公路边坡稳定性.pdf

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1、刘存明：基于FLAC数值模拟分析某公路边坡稳定性103基于FLAC数值模拟分析某公路边坡稳定性刘春明(东北林业大学．哈尔滨150006)【摘要】FLAC数值模拟法是一种基于有限差分法的针对岩土边坡稳定性分析的一种数值模拟方法。为了检验该法在土质边坡稳定性分析上的效果，本文结合同三公路(哈尔滨至佳木斯段)路堑边坡，采用FLAC数值模拟法对边坡稳定性进行分析，并将分析结果与简化毕肖普条分法分析结果进行比较验证；同时针对边坡土体的不同含水量进行分析，说明含水量的变化对边坡稳定性的影响。【关键词】FLAC；稳定性分析；安全系数；含水量【中图分类号】TU753．8【文献标识码】B【文章编

2、号】1001—6864(2013)04—0103—03在工程建设中岩土边坡所受荷载主要来源于他本身的据文件来描述。在整个实际工程中，我们所分析的只是一自重，其安全系数为岩土的实际剪切强度与临界破坏折减个局部，故要在方向上对其左右分别施加约束，其底部的后剪切强度的比值。FLAC程序是岩土工程有限元软件，该约束为和y两个方向；对其几何模型施加重力加速度(因程序应用性非常强，能够模拟复杂的工程地质条件，尤其适为其主要受其自重荷载)。然后通过试运行的结果是否合合于变形和稳定分析。当用FLAC程序模拟分析边坡稳定理来判定模型是否需要进行修改。本连续土质边坡在性时，操作者可以得到研究土体的

3、非线性应力应变关系，求FLAC3D网格建模分析中，在y方向只采用一个单元宽度得边坡内部每一个计算点的应力应变及变形，同时如实地(该方向上取lm)，编写命令文件，生成模型如图1所示。反映土体内部的应力应变情况，操作者通过控制边坡土体的强度参数，即不断减小其抗剪强度，直到边坡土体达到临界破坏状态得到边坡的安全系数。1FLAC数值模拟分析法简介FLAC软件是美国Itasca公司编制开发的显式有限差分程序的缩写，意为连续介质快速拉格朗13法，它可以模拟6个不同的本构关系材料、地应力场生成、边坡及地下工程的开挖、混凝土衬砌，锚杆锚索设置，地下渗流等等。它是一个有限差分软件而非有限元软件，

4、它采用了离散法和动态图1FLAC网格模型松驰法，利用节点位移连续的条件，对连续介质进行大变形2．3选取计算参数分析，同时具有强大的后期处理功能。2同三公路实例分析该工程土体为粉质粘土，其主要的物理性质指标由前2．1工程简介期室内试验获得，如表1所示。本例分析所采用同三高速公路佳木斯至哈尔滨段表l粉质粘土基本物理性质指标(1(562+500～K563+900)，研究区属大陆性季风气候，该地区冬季严寒干燥，夏季炎热多雨，春秋两季因冬夏季风交替，气候多变，春季多大风，降雨少，蒸发快，宜发生干旱，秋季多寒潮。沿线地层构造主要为上更新冲积层，上部为黄色亚粘土、亚砂土、淤泥质亚粘土，层厚在

5、3～20m之间，局由于边坡土体是弹塑性材料，在进行FLAC强度折减分部可达30m，多为中、低压缩性土，下部为黄色、灰色砾石层，析边坡稳定性时，采用莫尔一库仑屈服准则，模型计算用到厚度在5～15m之间，局部夹有粘性土透镜体。路堑边坡土的土体参数，包括密度、粘聚力、内摩擦角、体积模量、剪切体类型为粉质粘土，春季升温缓慢，水分下渗受阻，致使公模量。本次试验是在最大干密度1．878k／era，分别选取了路边坡失稳。实验段边坡H／B=1／1．5，坡高6m，坡角左边8％、14％、18％、22％、25％五个不同含水率下的进行试验，界实际为1m，坡顶计算至右边界取2．5／／(即15m)。取得数

6、据如表2所示。2．2建立网格模型土体的体积模量和剪切模量G分别由下式求得：网格建模是数值分析软件计算的前提，是前处理的主EE要内容。FLAC3D拥有强大的网格生成工具，可以快速生成’各种复杂的三维网格，同时，其网格的模型可以用特定的数式中，为弹性模量；为泊松比。1O4低温建筑技术2013年第4期(总第178期)表2边坡土体物理力学指标密度1．878g／cm’状态下的不同含水率的土体进行求解分析。其输出的安全系数如表3所示。表3安全系数列表同一土体条件下，含水率对于其抗剪强度(粘聚力和内摩擦角)有着显著的影响，也直接决定了土质边坡的安全性。当含水率达到最佳含水率时，土体的抗剪强度

7、达到最2．4编程及运行软件大值，随着含水率的增加，水分子在土体较粗颗粒之间起到本文中土质边坡FLAC3D模拟采用自编强度折减系数润滑作用，摩阻力降低；原有粘土颗粒表面结合水膜的厚度求解安全系数，即“二分法”求解，其与FLAC3D内置的折减也增加了，使得粘聚力降低。当土体达到界限含水量时，其法相比可以有效缩短安全系数的求解时间。内置方法初步状态由半固体状态达到可塑状态时，土体的抗剪强度参数定义解所在的区间，即定义初始上、下限值为1．0和2．0。大幅度的变小，其安全系数急剧降低，说明粘性土土质的