顺层岩质边坡稳定性分析与应力监测研究

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WEI u —i,W A ize 2 nq J NG L.h n ,W AN i G L。 (. i w n us iyCm ay Snni r i eCm ui t nC n r t nGop,Yl ,Sa ni 100 h a; 1 J g agSbia op n h x Po n o m n ai osu i r n dr a vc co t co u un hz x 790 ,C i i t n
ca k d s n e i a t e go n rc o a i fn a e ts p o ,w ih i v r i h o g o ii g w t e te r r c i a c s t h r u d c a k l t n o e rs l e te t c o o h c s e f d t ru h c mb nn i t oy i e hh h n l ssn ed ts o ot nti .T ' e r h rs l s o h th l e s s tn s t t l y a o t4 a ay i a d te f l e t fb l mo i r g h e is a c e ut h w t a te s p t s e d o sa i t b u 0 h i on e s o e r b i d y f r u t g hema i m t s igv le o eb l i 3 6 MP ,w ih c u d me t er q i me t o etn i a s at t n ,t xmu sr s au f ot s 0. a h c o l e u r ns f sl e c i e n h t h t e e t e e h
的粘聚力与内摩擦角。
作者简介 : 魏俊奇 (96 , ( 1 一)男 汉族 )陕西榆林人 , 6 , 高级工程师 , 主要从 事公路修建与养护工作。
第6 期
魏俊奇 , : 等 顺层岩质边坡稳定性分析与应力监测研究
4 5
C s= = aca (a ) rt tn n
() 1 () 2
105平 行 的结 构 面间距分 别为 1 1 、 、 m :., 01、 I 3I 1 /5 n n 等 4 情况 , 种 结构 面宽度 为 02I, 角为 3。 . 1 I倾 0。并采
较为常见 的屈服准则多为 M h Cu m or ol b准则 , - o 但由于 M h Cu m or ol b准则 在 丌平 面上 的投 影存 在 - o
剪切破坏 , 而软弱结构面处 由于抗剪强度较低所 以 破坏 位置处 出 现在 岩 块 与 结 构 面 的交 界 处 ( 图 4 见
择 的参 数见 表 1 。
尔圆即等面积 圆屈服准则 , 如图 1 所示 。由于等面
积 圆的面 积等 于不等 角六边 形 Mor ol b屈服 强 h- u m C o
度 的面积 , 可以代替传统的 M h Cu m 屈服准则 , or ol b - o 不仅可以消除 M h Cu m 屈服准则的屈服面为不 or ol b - o 规则六边形截面存在的尖顶和棱角给数值计算带来 的 困难 , 且计算平 均误 差小 、 而 离散 度小 l-J 24。本 文
sr n t n rifr e n e in n t gh i no c me td sg ig,a n iaet a h sso e h stn e o se d tt e e nd i dc t tti lp a e d d t ta y sae. h Ke wo d :be de o k lpe;sr s n t rn y rs d d r c so te smo io ig;s n iy lc to e st o a i n;sr ng h r du t n t o te t e c o me h d i
有 限元计 算采 用 的屈 服 准 则 为徐 干成 、 颖 人 等人 郑
的研究得 出的 M h Cu m 等面积圆屈服准则 , or ol b - o 表 达式如式 () 3所示 , or ol b 面积圆屈服准则 M h Cu m 等 - o 中的参数 a k的表达式为[ 7式 ( )式 ( ) 、 ] 4 、 5 所示 , - 有限元计算中将式( )式 () 1 、 2 中对 c 折减转化为 、 对 a k 减 , 式 () 示 。 、折 如 6所
/ 1 7
圆锥


图 1 各 屈服 准则 在 平 面上 的 曲线

厂: 口 1 ,+
:k
() 3
式 中 :1 , 为应 力 张 量 的第 一 不 变 量 ;2 应 力偏 量 J为 的第 二不 变量 ; k与介质 内摩擦 角 和凝 聚力 c a、 有
关 的系数 。
=— = 二= = == 二 二 二二 二二 L n : _ = =—
i g i sd fre au t g i.Th u rc lc c lto t o S u e o o ri h tt e fiu e lc t n wih d f r n n S u e o v l ai t n e n me a a u ain meh d i sd t ban ta h al r o a i t i ee t i l o
2 . ’ n Hih a ee rh I tue,Xi a a g w y R sa c n i t s t ’ n,S a n i 1 5 h a x  ̄ 4, C i ; 7 hn a
3 Yj gS s a o p n ha x PoneC m ui tnCntc nGop un,Sani 10 0 h ) . un u  ̄ r Cm ayo a ni r i o m n a os ut ru ,Yl i b y fS vc ci o r i o i hax 7 90 ,C / a n
关键词 : 顺层岩质边坡 ; 应力监测 ; 敏感部 位 ; 强度折减法 中图分类号 : 4 6 1 U 1. 文献标识码 :A 文章编号 :17_ l4 (0 10—04—0 62 1_ 2 1)6 04 4 4
S u y o t bl y An l s n te sM o i rn fBe d d Ro k S o e t d n S a i t ay i a d S r s nt i g o d e c lp i s o
摘 要: 针对顺层岩质边坡稳定 性监测较难进 行 的问题 , 用应力 监测 的方 法对其进 行评价 。利 用数 采
值计算得出不同结 构面间距 时的边坡失稳破坏位置 为距 离坡脚处 最近 的结构面位 置处 , 并结合 理论分 析与锚杆监测 的现场试验对其进行验证 。现场 试验结果 表 明, 边坡 内部应力在 开挖后 4 0天趋 于稳 定 , 锚杆受力最大值为 3 . P , 06M a满足钢筋设计抗拉强度要求 , 表明该 边坡 趋于稳定 状态。
0 前

坡 的现 场试 验监 测 成果 , 价 了该 监 测方 法 的可 行 评 性 [l 1。
随着 大 规模 建 设 由平 原 区向西 部 山 区挺 进 , 建
设过程 中不 可避 免 的 开挖 形 成 了大 量 的岩 质 边坡 ,
1 有限元计算模型的建立
首先采用有限元计算方法对边坡易失稳 的敏感
Ab ta t s r c :Ai d a e p o lm fdf c l n trte s bl y o e d d rc lp ,te meh d o r s n t . me t b r b e o i ut t mo i t i t f d e o k s e h to s e smo i r t i f yo o h a i b o f t o
第9 卷第 6期
2 1 1 月 1 年 0 2
水利 与建筑 工程 学报
o r a f a rR s uc sa d A c i cu a u n l Ⅵr e e o r e n r ht trl o t e
Vn . 19 No. 6 De c.,2011
计算选取的岩质边坡高度为 3 l 0n, 边坡坡度为
水利 与建筑工程学报 表 1 计算 采用 的材料参数
第 9卷
近坡脚 处 的结构 面 处 出 现破 坏 , 处 为稳 定 性 敏 感 该 部位 , 采用 应力监 测 时应 以该位 置处 为主 。 岩块 内部 由 于粘 聚力 较 大 , 岩块 自身 很难 出现
,) t 斗 4
√2 3 ( i q 4 丌 9一s 2 ) n ̄
k: () 5
√2 ( 一s2 ) , 7 9 i q 3r n ̄
式中: 、 分别为岩土体的粘聚力与内摩擦角。 c
厂詈 = ¨ =
12 有限元计算模型的建立 .
( 6 )
1 i n
图 2 不同结构 面间距 的有 限元网格划分图
部位 进行 分析 , 为现 场应力 监测 试验 确定监 测位 置 。
1 1 采用 的方法 与屈服 准则 .
对这 些人 工开挖 形成 的岩质 边坡 的稳 定性评 价越 来 越 成为边 坡工 程研究 领域 的重 点和热 点 。顺 层 岩质 边坡 是一种 较 为常 见 的 岩质 边 坡 类 型 , 由于受 到 平 行结 构面存 在 的影 响 , 坡较 易 沿 结 构 面滑 动 而 失 边
收 稿 日期 :0 1 92 21- —9 0 修 稿 1 :0 11. 3期 2 1—11 7
断降低岩土体的抗剪强度参数 , 使边坡逐渐达到极
限平衡状态而失稳 , 计算公式如式 ()式 () 1 、 2 所示。 其中 为折减系数 , 即安全系数 ; 、 分别 为岩土 c
体的粘聚力与内摩擦角 ; 、 分别为折减后岩土体 c
顺 层 岩 质 边 坡 稳定 性 分 析 与 应 力 监测 研 究
魏俊奇 王礼珍2王 丽 , ,
(. 1 陕西省交通建设集 团公 司 靖王分公司 ,陕西 榆林 790 ; . 100 2 西安公路研究院 , 陕西 西安 705 ; 104 3 陕西 省交通建设集 团公 司 榆靖分公 司 , . 陕西 榆 林 减 的方法 求解边 坡 达到极 限平衡 状 态 时的滑 动面位 置 。 度 折减 法 的原 理 在 于通 过 不 强
稳, 因此需要对该类边坡的稳定性 进行监测。传统
的监测方式主要以位移监测为主 , 但该方法代价高 ,
预警时间滞后 , 不适合 于这类大量存在且失稳具有 突 发性 的边 坡 类 型 。本 文尝 试 采 用应 力 监 测 , 即采 用锚杆受力监测边坡 内部应力变化的方式对顺层岩 质边坡的稳定性进行评价 , 并结合达渝高速一段边
棱角 , 以 出 现 了不 同 的修 正 形 式 , 所 主要 有 内 切 圆 锥、 内角外 接 圆锥 、 角外接 圆锥 、 外 内切 圆锥 、 等效 摩
用的数值计算软件 M C M r 软件进行计算 , S.a c 计算 网格在结构面位置处加密, 岩体位置处则划分较 在
为稀疏。计算采用的本构关系为摩尔库伦等面积圆 屈服准则 , 由于岩石强度较高, 所以仅在计算过程中 不断降低结构面位置处的岩土体强度参数 , 使边坡 达到失稳 , 此时计算不收敛。计算模 型分析边坡破 坏形式的有限元 网格划分 图如图 2 所示 , 计算所选
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