離心實(shí)驗(yàn)原理數(shù)值試驗(yàn)方法及其在邊坡失穩(wěn)研究中的應(yīng)用.pdf

1、巖土工程學(xué)是一門涵蓋工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、基礎(chǔ)工程和地下工程的綜合性學(xué)科，巖土本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得長期以來巖土工程研究成為力學(xué)、材料和工程、采礦等學(xué)科的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。而交通、公路、建筑、采礦等工程中都難以回避的邊坡穩(wěn)定性問題，則是巖土工程中的主要難點(diǎn)，頻繁發(fā)生的山體滑坡事故嚴(yán)重影響人們的生活、更威脅著人們的生命。目前工程中多采用的還是建立在傳統(tǒng)極限平衡法基礎(chǔ)上的邊坡穩(wěn)定性分析方法，因?yàn)槠溆?jì)算比較簡單、方便，但是這些方法不能

2、考慮土體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，求解安全系數(shù)時需要假定滑移面的位置和形狀，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)境復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡更是不能有效解決。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步發(fā)展起來的多種常用數(shù)值分析方法，也只得到坡體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及塑性區(qū)，不能得到滑移面、滑動過程以及相應(yīng)的安全系數(shù)。巖石破裂過程分析軟件RFPA2D自1995年以來發(fā)展到多種材料多個領(lǐng)域，均取得了不錯的數(shù)值分析效果，但是對于邊坡失穩(wěn)方面的研究，一直未能得到很好的解決。因此，本文為進(jìn)一步完善RFPA2

3、D的功能、拓展其應(yīng)用范圍，也為邊坡穩(wěn)定性分析提供一種可行的數(shù)值試驗(yàn)研究方法和途徑，主要進(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作：1結(jié)合有限元強(qiáng)度折減法分析邊坡穩(wěn)定性的思想，運(yùn)用巖土工程中常用的離心試驗(yàn)原理小比例尺模型物理試驗(yàn)的原理，針對以往RFPA2D采用外加載荷進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析的問題，提出了用離心試驗(yàn)原理改進(jìn)RFPA2D進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)的想法，即數(shù)值模型每個單元體按一定系數(shù)進(jìn)行自重增加，直至破壞。使RFPA2D以往對邊坡數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果不理想的情況得以較大程度的

4、改善的同時也為邊坡穩(wěn)定性分析以及其它巖土工程問題提供了一種新的數(shù)值研究思路。 2運(yùn)用改進(jìn)的RFPA2D版本——離心試驗(yàn)原理RFPA2D邊坡版(RFPA2D-SLOPE)對離心試驗(yàn)原理數(shù)值試驗(yàn)方法進(jìn)行正確性驗(yàn)證，首先對垂直邊坡、傾斜邊坡、含貫通與非貫通軟弱結(jié)構(gòu)面、單條與兩條軟弱結(jié)構(gòu)面邊坡對邊坡破壞模式進(jìn)行驗(yàn)證，然后用實(shí)際工程參數(shù)進(jìn)行破壞模式和安全系數(shù)的驗(yàn)證，其中主要參考鄭穎人院士使用有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算時使用的數(shù)據(jù)并將計(jì)算結(jié)果與其