岩质边坡楔形体失稳破坏的稳定性分析

岩质边坡楔形体失稳破坏的稳定性分析
岩质边坡楔形体失稳破坏是岩质边坡常见的破坏类型，其基本力学原理类似于平面破坏，属于滑移破坏的范畴，其稳定性受组合结构面所控制，是典型的空间稳定性问题，力学机制比较复杂。

其稳定性问题是岩质边坡工程的经典问题。

本文采用极限平衡方法和FLAC3D数值模拟方法对楔形体边坡进行分析，较好的验证了楔形体边坡的破坏机制。

标签：楔形体；极限平衡法；数值模拟；稳定性
1、引言
岩质边坡的失稳破坏类型中，楔形体失稳破坏是一种典型的破坏形式，尤其是在中等-强风化的破碎岩质边坡中，该破坏形式更为常见。

因此其稳定性分析在实际工程中具有相当重要的地位，受到广大学者和工程实践人员的重视。

目前，一般运用赤平投影法、极限平衡法，对楔形体边坡进行稳定性分析，但随着计算机的普及，数值分析方法越加的展现其不可替代的优势[1-5]。

2、工程概况
本文以四川某老楔形体边坡失稳为例，图1为该老楔形体破坏槽状地貌，宽度约15m，高约36m，水平深约3m，楔形体破坏方量约130m3。

本文通过地质调查及分析，对该老楔形体滑坡原始地形进行还原，再此基础上对其进行稳定性分析。

（见图1 ）
2.1 边坡岩体结构特征
边坡岩体受强烈构造作用影响，北东盘地层，靠近断裂多直立倒转和强烈揉皱，岩体遭受明显的动力变质，岩体破碎，结构面发育，主要发育四组结构面，按优势结构面发育程度排序如下：①层面，产状变化大，27°～62°∠51°～84°，岩层为中到厚层夹薄层，张开最大达20cm左右；②裂隙L1产状：290°～319°∠49°～84°，为硬性结构面，起伏粗糙，可见延伸长度约15m，间距0.4～0.7m，张开约1cm～15cm，充填黄色粘土；裂隙面与层面切割岩体呈块状，为危岩体发育提供良好岩体结构条件。

2.2 岩土体物理力学参数选取
计算参数选择的合理与否，特别是滑动带粘聚力和摩擦角的取值，對评价稳定性显得尤为重要。

本文计算参数见下表1，
3、楔形体边坡稳定性分析
3.1 极限平衡法分析
通过对该老楔形体滑坡进行地质还原后，其受力分析如图2所示，由静力平衡关系可知：
3.2 数值模拟分析
（1）计算模型
计算模型长度（X方向）取70m，宽度（Z方向）50m，高（Y方向）60m。

模型侧缘边界和底面边界，均采用单向约束形式，模型表面为自由边界。

（2）数值模拟计算结果及分析
ansys建模之后，通过ansys to flac软件导入FLAC3D建立边界标间，进行加载求解。

采用FLAC3D软件的内置的强度折减法求解安全系数，其求解结果如图3所示。

通过数值方法模拟得到该楔形体边坡破坏前的稳定性系数FS=0.93，从剪应变增量及速度矢量图可以得到，该楔形体破坏区域剪应变增量明显更加集中，并且速度矢量明显大于其他区域，说明该楔形体已经出现了明显滑动，即已经发生破坏；
结论：
通过对初始应力状态下边坡的数值模拟分析表明，该原始边坡具有明显的安全问题。

在不考虑地震作用力和降水条件的影响下也会发生破坏。

数字模拟结果显示，该边坡的稳定系数F_s=0.93，与极限平衡法的结果相近，相互验证了其计算的正确性，且数值模拟得到的变形特征也与工程实际相符合。

相比于极限平衡法，数值模拟能够更好的获得边坡的内部应力和变形，得出更加全面的结论。

参考文献：
[1]林峰，黄润秋.边坡稳定性极限平衡条分法的探讨[J].地质灾害与环境保护.1997.12（4）：9-13.
[2]李冬田，余运华.岩坡稳定的层分析方法与抗滑系数图谱[J].岩体工程学报. 2001，23（1）：18-23.
[3]陈林.岩质边坡稳定性评价方法综述[J].基础与结构工程.2013.1（1）：105-108.
[4]姜广荣，朱可善.极限平衡法分析楔形体稳定性的适用性研究[C].重庆岩石力学与工程学会第一届学术讨论会论文集.
[5]Evert Hoek，John Bray. Rock slope engineeering[M]. London：Institution of Mining and Metallurgy，1981.
刘立波，四川远建建筑工程设计有限公司，四川自贡。