巖質邊坡穩(wěn)定性分析中的四個要點

巖質邊坡穩(wěn)定性分析中的四個要點第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動面的確定潛在滑動面的模擬穩(wěn)定性評價方法預應力錨固效果分析與評價目錄第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動面的確定要點一第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日1滑動面的確定

土質邊坡、破碎巖質邊坡最大剪應力等值線剛體極限平衡法滑弧搜索法

巖質邊坡地質結構面

根據地質資料與經驗，將可能形成潛在滑動面的軟弱結構面進行連同，其中安全系數最小為可能潛在滑動面次生滑動面加固措施引起的新的危險滑動面點安全度等值線赤平投影法第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動面的模擬要點二第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日1滑動面的模擬

無滑動面的方法

Goodman節(jié)理單元模型

Katona內界面單元模型

無界面的方法

采用薄層實體單元模擬滑動面彈簧單元節(jié)點的接觸對單元單元二維Goodman單元模型二維內界面單元模型第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日滑動面的模擬存在的問題

滑動面模擬的必要性問題坡頂滑移不連續(xù)變形坡腳剪出不連續(xù)變形有界面、節(jié)理單元模擬滑動面無滑動面只能反映邊坡的連續(xù)變形第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日無界面方法有界面、節(jié)理單元模擬滑動面坡頂滑移不連續(xù)變形坡腳剪出不連續(xù)變形用連續(xù)變形描述不連續(xù)變形單元尺度容易產生畸形第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日

Goodman單元存在的問題

1、切向剛度與法向剛度很難測定，需試算多次2、會發(fā)生相互嵌入現象，引起計算不收斂缺點：第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日同一數量級的安全系數

Goodman單元法向剛度與切向剛度比對邊坡安全系數的影響1、法向剛度與切向剛度在同一數量級時，安全系數的變化不大第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日不同數量級的安全系數2、法向剛度與切向剛度不在同一數量級時，安全系數的變化較大，差一個數量級，安全系數大約差20﹪第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日T=10時邊坡位移矢量圖T=100時邊坡位移矢量圖T=1時邊坡位移矢量圖第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

Katona內界面單元模型優(yōu)勢：1、不需要確定節(jié)理、斷層Kn、Ks，通過接觸面兩側的模量變化來反映Kn的影響；2、直接采用節(jié)理、斷層的C、Φ值，摩爾—庫侖定律確定接觸面滑動、固定、分離等狀態(tài)；第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日邊坡穩(wěn)定性評價方法要點三第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日現有常見邊坡穩(wěn)定性分析方法極限平衡方法傳統(tǒng)有限元方法（E,P）有限元強度折減法有限元超載法第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日基本假定“精確”解析解與工程實際不符“精確”求解的過程與方法精確基本假定？數學解析方法剛塑性假定同時破壞假定不考慮滑床變形無法考慮開挖剛體極限平衡法1.1誤差的由來1剛體極限平衡法的誤差的由來誤差第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.2剛體極限平衡法存在的不足②強度參數的選?、塾嬎惴椒ǖ木窒蔻懿环稀芭思义P極大值原理”⑤適用范圍單一⑥評價方法單一①破壞標準的判定破壞的標準是按照滑動面同時破壞而制定的，并沒有考慮滑坡的漸進破壞在計算中要么選取峰值強度，要么選取殘余強度，沒有考慮峰值強度向殘余強度的變化無法模擬邊坡施工過程、開挖引起的二次應力場，加固措施、加固時機、滲流、地震等作用的影響

無法體現出滑面上的拉剪應力的傳遞與轉移及滑體內部的內力調整，滑面將發(fā)揮最大抗滑能力的特性

只能模擬均質性較強的土質邊坡，無法模擬真實巖質邊坡的非均質、各向異性的性態(tài)以及連續(xù)變形與非連續(xù)變形的破壞模式只能模擬均質性較強的土質邊坡，無法模擬真實巖質邊坡的非均質、各向異性的性態(tài)以及連續(xù)變形與非連續(xù)變形的破壞模式

第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.3有限元分析滑坡穩(wěn)定性的優(yōu)勢◆符合滑坡實際的破壞模式◆引入塑性理論，隨拉剪應力超限，強度參數由峰值強度向殘余強度轉化◆符合潘家錚“極大值原理”，能反映滑坡破壞的內力與應力的調整◆能夠模擬各種性態(tài)的滑坡均質性較強的土質滑坡；非均質、各向異性的巖質滑坡◆評價方法全面既能穩(wěn)定性控制，又能整體、局部的變形控制第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日2邊坡穩(wěn)定性分析方法的比較

2.1傳統(tǒng)有限元法（彈性,彈塑性分析）滑動面的模擬——界面單元、摩擦單元通過有限元方法模擬真實條件下邊坡的巖層、斷層、風化層參數與工程性狀，獲得接近真實情況下的應力、變形等成果安全系數——界面單元、摩擦單元的分析成果（法向應力與剪切應力成果）①彈性分析②彈塑性分析不考慮拉應力初級思想第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.2有限元強度折減法*臨界滑動條件的判定標準①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點*折減的內容①

、所有結構面按同一比例同時折減?；②、只折減控制結構面（K大于1.0的那個面)；理想彈塑性——不計殘余強度，峰值強度=殘余強度彈塑性軟化——計入殘余強度，殘余強度<峰值強度,c、f不同*折減的過程第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.3有限元超載法*臨界滑動條件的判定標準①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點理想彈塑性——不計殘余強度，峰值強度=殘余強度彈塑軟化——計入殘余強度*計算的過程*超載的方式第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日

滑面拉剪應力轉移后的真實安全儲備

在有限元分析中，當滑動面拉、剪應力超限時，荷載將向它周圍進行轉移。通過拉剪應力轉移，邊坡滑動面部分被拉開或發(fā)生滑移，只對未發(fā)生拉開和滑移的滑動面部分進行安全系數求解。

根據邊坡使用目標，確立其安全使用界限

可分別根據邊坡在使用過程中的主要失穩(wěn)誘發(fā)因素分別進行“超載”計算，分別確定出邊坡的極限水位、極限承重、極限開挖角度、極限地震烈度等界限值作為設計與管理的原則與指標。第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

邊坡開挖動態(tài)仿真設計與優(yōu)化設計在現場即時監(jiān)測手段充分發(fā)達、計算機仿真技術、反演分析理論與方法長足進展后，可逐步模擬邊坡的分布開挖過程，及其各開挖時段的坡體穩(wěn)定性態(tài)，據此提出對邊坡在空間上、時間上的最優(yōu)加固與支護措施與安全儲備的可靠度。第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日預應力錨固效果分析與評價要點四第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日1預應力錨索的工作機理抗滑樁等被動加固措施預應力錨索錨固等主動加固措施

被動加固措施的工作機理承剪阻滑承擔抗滑剪應力；限制變形

主動加固措施的工作機理應力貢獻剛度貢獻主動提高滑面本身的抗剪能力約束變形；使邊坡的破壞由突變破壞變?yōu)檠有云茐牡诙屙摚踩摚?022年，8月28日2預應力錨索模擬

常見的模擬方法桿單元法預應力錨索的研究兩點集中力法邊坡的預應力錨索加固研究等效連續(xù)模型法第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日3預應力錨索模擬存在問題等效連續(xù)模型法等效參數難以獲得，控制其準確度與精度困難。只承拉桿單元法兩點集中力法只注意到應力貢獻，僅能考慮回填注漿后的約束變形作用只注意到應力貢獻，未能考慮其約束變形的作用第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日4新的模擬方法集中力后續(xù)補償張拉法預應力施加階段：兩點集中力后續(xù)變形階段：集中力＋桿單元法桿單元的激活時機模擬錨索的不同工作狀態(tài)第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日新型桿單元法Blot桿單元BOLT單元幾何模型示意圖

預應力施加階段：錨索拉拔力；錨墩壓力后續(xù)變形階段：將外錨頭的虛實節(jié)點耦合虛實節(jié)點第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

單根錨索的加固效果

第三十頁，共三十三頁