基于FLAC-(3D)的边坡稳定安全系数的确定.pdf

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1、第39卷第6期四川建筑科学研究2013年l2月SichuanBuildingScience135基于FLAC3D的边坡稳定安全系数的确定万保安，殷妮芳，熊茂东(江西公路开发总公司，江西南昌330038)摘要：边坡稳定安全系数的确定是岩土开挖过程中涉及的关键而且十分复杂的问题，文章结合某露天矿山高陡边坡稳定性分析实际工程案例，采用大型数值分析计算软件FLAC对其进行了分析研究，通过对该边坡模型材料抗剪强度进行折减最终确定了安全系数，该分析方法不仅可以指导边坡安全施工、保证边坡稳定，也为类似边坡工程稳定性的预测和

2、施工设计提供了参考。关键词：边坡；安全系数；FLAC中图分类号：TU43；U455．6文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)06—135—03系；之后对网络单元设置边界条件和初始条件，并对0引言材料性质赋予参数；之后进行初次求解达到初始应边坡的稳定性是岩土开挖过程中涉及关键而复力平衡，至此，模型的初始状态已经形成。杂的问题_】引，其影响因素很多：如岩石物理力学性质、地质构造、边坡高度、边坡坡角等等。在岩土工建立分析模型程中，边坡稳定性分析的方法很多，早期最为广泛应用的是传统的极限平衡法；基于不

3、同的假定，极限平衡法一般分为瑞典圆弧法、Bishop条分法和Janbu条分法等。近几年来随着计算机技术的发展，基于模拟与求解不同的力学模型而建立起来的各种数值分析计算方法也越来越受到工程界的重视J。文章结合某露天矿山高陡边坡稳定性分析实际工程案例，采用大型数值分析计算软件FLAC如对边、●●●●●-_、、●●●r●●●_、图1FLAC如的一般求解流程坡稳定安全系数的确定进行了分析研究，探讨了一种确定边坡稳定安全系数的方法。加载与继续建模是指，对达到初始平衡状态的1FLAC3D软件简介及求解过程模型施加外力或开

4、挖，打破模型的初始平衡状态，之FLAC。(全称为ThreeDimension~FastLagrang．后给出收敛要求，再次求解使模型达到平衡或破坏，输出计算结果。ianAnalysisofContinua)是美国ItascaConsulting最后一步是后处理，是指将运算结果以某种方GroupInc．公司开发的三维快速拉格朗日分析程序，式将需要的信息显示出来，可以图片、表格等形式，是二维有限差分程序FLAC。的扩展，能够进行岩用于分析模型达到再次平衡时的状态，从而达到分石、土质和其他材料在达到屈服极限后经历塑

5、性变析模拟结果的目的。形的三维空间行为分析，为岩土工程领域求解三维问题提供了一种理想的分析工具。2基于FLAC3D边坡稳定安全系数的FLAC如的一般求解流程如图1所示。生成网定义络单元是指对研究对象建立模型，将研究对象采用FLAC如采用强度折减法来求解边坡安全系数，若干差分网络来代替，网格单元仅在节点处存在联在强度折减法中边坡稳定性安全系数定义为：使边坡刚好达到临时破坏状态时，对岩、土体的抗剪强度收稿日期：2013-02-21作者简介：万保安(1955一)，男，江西新建人，高级工程师，主要从事进行折减的程度，

6、即定义安全系数为岩土体的实际岩土工程施工与项目管理工作。基金项目：江西省交通厅科技基金项目(2010C0013)抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值。E—mail：csulyp@126．com强度折减法的要点是利用公式(1)、(2)来调整岩土136四川建筑科学研究第39卷体的强度指标c和，然后对边坡稳定性进行数值变形情况的等值线图。因此，在用FLAC如进行工程分析，不断地增加折减系数，反复计算，直至其达到分析时，通常通过观察岩土体中剪切应变增量云图临界破坏，此时得到的折减系数即为安全系数F。来判断岩土体

7、是否破坏。一般来说，如果剪切应变CF=C／Fl(1)增量云图的等值线贯穿整个岩土体，在岩土体表面F=tan[(tan(／))／F1](2)形成一个封闭的圈，则可以判定岩土体发生破坏了。式中，C为折减后的粘结力；为折减后的摩擦此外，还可以通过分析模型中各部位的位移情角；F。为折减系数。况来判断模型是否发生破坏。通过分析位移情况，可直观发现模型的变形情况，若变形量较大(如达3边坡破坏的判别准则到米级别)，超出了一般岩土体的承受范围，可说明岩土体破坏之后其强度会发生变化，而包括岩土体已经发生破坏；若变形量较小(如毫

8、米级FLAC如在内的许多模拟软件很难对这一过程进行别)，则说明岩土体未发生破坏。模拟，因为在模拟中当岩土体开始滑动的时候软件总的来说，如果出现如下三种情况之一，则可判并未对其强度进行及时更新，这就导致了在模拟过定岩土体发生破坏：①系统的最大不平衡力无法收程中很难出现非常明显的垮塌现象。因此，对于任敛；②剪切应变增量云图(下称塑性变形区)贯穿整何软件模拟方法，均应对模拟结果进行判断。下面个岩土体；③变