刘晨阳
吉林大学 建设工程学院 工程地质系 长春 130026
1 地质概况与物理力学参数选取
研究区原始地形在西部、东部、北部均为河谷，高程约为 101~104 米，由山脊三级阶地往下还分布有二级阶地、一级阶地及河漫滩。因而原始地形往西部逐渐降低，自然坡度在8~30°左右，往北山脊高程逐渐降低，由153.1米降至128米。介质的弹塑性状采用摩尔库伦本构模型描述，依据大量的岩土力学特性的测试研究和工程地质类比，确定模型中各类介质的物理力学指标如表1。
表1 边坡物理、力学参数表
计算采用FLAC3D[1]程序中，采用于岩土材料的模型为Mohr-Coulomb弹塑性模型。模型的力学边界采用前后（Y轴方向）、两侧（X轴方向）及地面（Z轴方向）约束。
2 边坡整体稳定性的数值模拟分析
采用摩尔库伦模型，对上述模型进行非线性数值模拟，非线性的解法采用常刚度增量-初应力法。在重力的作用下，进行计算边坡在天然状态下的位移及应力模拟，得到位移及应力采样记录图、安全系数及弹塑性区域等图。
在FLAC3D中，以下的所有计算结果，压力矢量 “＋”表示拉应力，“－”表示压应力；位移矢量的表示以坐标轴方向为准，即X、Y、Z轴方向的正方向为正，负方向为负。模型分析中涉及到的坡面均为边坡的正中剖面。
边坡稳定性位移分析如下：
通过FLAC3D[2, 3]程序可以得到通过指定点的位移采样记录痕迹，通过采样记录节点1（16,0 22）；2（27,0,20）的位移。得到位移采样记录图。
图4.6 点2（27,0,20）x轴位移采样记录图
由图1、图2可以看出，节点1（32.5,0,7.5）的在x 方向位移在初始条件下是不稳定的，有较大的位移量，也就是说点1所在区域的岩土体在边坡自身重力作用下是不稳定的。
节点1在z方向的位移则是随着迭代时步的增加而不断增大，并且会达到一个峰值，在边坡中表现为沉降量逐渐增大，这是由于在边坡岩土体自身重力作用下，会产生下滑力。
由图2、图3可以看出，节点2（17.5,0,10）在x方向的位移变化较快，并且初始条件下会有较大位移。表明此节点处边坡不稳定状态，滑动变形量会影响到边坡的稳定性，x方向表现为“剪切”，最大位移为-2.60x10^-6。
在本次数值模拟中，除了采样记录单个节点的位移图，还得到了滑坡的位移等值线图，如图4所示。
图5 变形矢量图
3结论
结合图例看出，边坡的位移情况与在每个点监测得到的结论是一致的，在第三组岩层（地下水位以上凝灰岩）岩体发生较大位移，出现塑性区，较容易产生滑动，稳定性差，而最底层的花岗岩则是十分稳定的。由图3变形矢量图形象的表征了变形的发生方向和相对大小，得出最大变形量为3.162e+003m，这个变形量是不可忽略的。通过以上分析，初步得出滑坡在天然状态下是不稳定的，通过其自身应力调整不能保证其稳定性，因此，需要后期的人工治理，才能保证边坡的安全，是其附近的生命财产保证安全。
参考文献：
[1]KANG H. FLAC analysis on affecting factors to rock bolting in gateroads [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics & Engineering, 1999,
[2]陈育民, 徐鼎平. FLAC/FLAC3D基础与工程实例 [M]. 中国水利水电出版社, 2009.
[3]季聪, 佴磊, 马宏, et al. FLAC 3D强度折减理论在边坡稳定分析中的应用 [J]. 世界地质, 2013, 32(1): 158-64.
论文作者:刘晨阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/5
标签：位移论文; 方向论文; 应力论文; 节点论文; 模型论文; 稳定性论文; 塑性论文; 《防护工程》2018年第25期论文;