巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的四個要點(diǎn)

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的四個要點(diǎn)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(yù)應(yīng)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(diǎn)一第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日1滑動面的確定

土質(zhì)邊坡、破碎巖質(zhì)邊坡最大剪應(yīng)力等值線剛體極限平衡法滑弧搜索法

巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)面

根據(jù)地質(zhì)資料與經(jīng)驗(yàn)，將可能形成潛在滑動面的軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行連同，其中安全系數(shù)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(diǎn)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(diǎn)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(nèi)界面單元模型

無界面的方法

采用薄層實(shí)體單元模擬滑動面彈簧單元節(jié)點(diǎn)的接觸對單元單元二維Goodman單元模型二維內(nèi)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(chǎn)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(xiàn)象，引起計算不收斂缺點(diǎn)：第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日同一數(shù)量級的安全系數(shù)

Goodman單元法向剛度與切向剛度比對邊坡安全系數(shù)的影響1、法向剛度與切向剛度在同一數(shù)量級時，安全系數(shù)的變化不大第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日不同數(shù)量級的安全系數(shù)2、法向剛度與切向剛度不在同一數(shù)量級時，安全系數(shù)的變化較大，差一個數(shù)量級，安全系數(shù)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(nèi)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(cè)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(diǎn)三第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日現(xiàn)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(qiáng)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(shí)際不符“精確”求解的過程與方法精確基本假定？數(shù)學(xué)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(qiáng)度參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)的判定破壞的標(biāo)準(zhǔn)是按照滑動面同時破壞而制定的，并沒有考慮滑坡的漸進(jìn)破壞在計算中要么選取峰值強(qiáng)度，要么選取殘余強(qiáng)度，沒有考慮峰值強(qiáng)度向殘余強(qiáng)度的變化無法模擬邊坡施工過程、開挖引起的二次應(yīng)力場，加固措施、加固時機(jī)、滲流、地震等作用的影響

無法體現(xiàn)出滑面上的拉剪應(yīng)力的傳遞與轉(zhuǎn)移及滑體內(nèi)部的內(nèi)力調(diào)整，滑面將發(fā)揮最大抗滑能力的特性

只能模擬均質(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)邊坡，無法模擬真實(shí)巖質(zhì)邊坡的非均質(zhì)、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(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)邊坡，無法模擬真實(shí)巖質(zhì)邊坡的非均質(zhì)、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(shí)際的破壞模式◆引入塑性理論，隨拉剪應(yīng)力超限，強(qiáng)度參數(shù)由峰值強(qiáng)度向殘余強(qiáng)度轉(zhuǎn)化◆符合潘家錚“極大值原理”，能反映滑坡破壞的內(nèi)力與應(yīng)力的調(diào)整◆能夠模擬各種性態(tài)的滑坡均質(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)滑坡；非均質(zhì)、各向異性的巖質(zhì)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(shí)條件下邊坡的巖層、斷層、風(fēng)化層參數(shù)與工程性狀，獲得接近真實(shí)情況下的應(yīng)力、變形等成果安全系數(shù)——界面單元、摩擦單元的分析成果（法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力成果）①彈性分析②彈塑性分析不考慮拉應(yīng)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(qiáng)度折減法*臨界滑動條件的判定標(biāo)準(zhǔn)①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點(diǎn)*折減的內(nèi)容①

、所有結(jié)構(gòu)面按同一比例同時折減?；②、只折減控制結(jié)構(gòu)面（K大于1.0的那個面)；理想彈塑性——不計殘余強(qiáng)度，峰值強(qiáng)度=殘余強(qiáng)度彈塑性軟化——計入殘余強(qiáng)度，殘余強(qiáng)度<峰值強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點(diǎn)理想彈塑性——不計殘余強(qiáng)度，峰值強(qiáng)度=殘余強(qiáng)度彈塑軟化——計入殘余強(qiáng)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(yīng)力轉(zhuǎn)移后的真實(shí)安全儲備

在有限元分析中，當(dāng)滑動面拉、剪應(yīng)力超限時，荷載將向它周圍進(jìn)行轉(zhuǎn)移。通過拉剪應(yīng)力轉(zhuǎn)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(jìn)行安全系數(shù)求解。

根據(jù)邊坡使用目標(biāo)，確立其安全使用界限

可分別根據(jù)邊坡在使用過程中的主要失穩(wěn)誘發(fā)因素分別進(jìn)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(shè)計與管理的原則與指標(biāo)。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(shè)計與優(yōu)化設(shè)計在現(xiàn)場即時監(jiān)測手段充分發(fā)達(dá)、計算機(jī)仿真技術(shù)、反演分析理論與方法長足進(jìn)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(jù)此提出對邊坡在空間上、時間上的最優(yōu)加固與支護(hù)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(yù)應(yīng)力錨固效果分析與評價要點(diǎn)四第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日1預(yù)應(yīng)力錨索的工作機(jī)理抗滑樁等被動加固措施預(yù)應(yīng)力錨索錨固等主動加固措施

被動加固措施的工作機(jī)理承剪阻滑承擔(dān)抗滑剪應(yīng)力；限制變形

主動加固措施的工作機(jī)理應(yīng)力貢獻(xiàn)剛度貢獻(xiàn)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(yù)應(yīng)力錨索模擬

常見的模擬方法桿單元法預(yù)應(yīng)力錨索的研究兩點(diǎn)集中力法邊坡的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力錨索模擬存在問題等效連續(xù)模型法等效參數(shù)難以獲得，控制其準(zhǔn)確度與精度困難。只承拉桿單元法兩點(diǎn)集中力法只注意到應(yīng)力貢獻(xiàn)，僅能考慮回填注漿后的約束變形作用只注意到應(yīng)力貢獻(xiàn)，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(bǔ)償張拉法預(yù)應(yīng)力施加階段：兩點(diǎn)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(jī)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(yù)應(yīng)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(shí)節(jié)點(diǎn)耦合虛實(shí)節(jié)點(diǎn)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