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复杂地质环境因素作用下边坡稳定性分析研究

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【摘要】:影响边坡稳定性的主要因素包括岩体结构面、地下水、露天与地下开采、爆破等。开展上述主控因素对边坡稳定性影响的定量分析与评述,对于边坡安全设计与维护具有重大科学价值。以往的边坡稳定性分析方法主要有极限平衡法、有限元法及智能岩石力学方法等,这些方法存在相对不足的地方。而基于强度折减法原理的RFPA-Slope分析程序,可考虑岩土材料的非均匀性,考虑材料的拉伸破坏和剪切破坏机理以及水渗流作用。它还可以动态模拟边坡的渐进破坏过程,自动搜索边坡破坏时滑移面。与其它方法相比较,在定量分析上述复杂因素对边坡稳定性的影响方面具有很好的适用性。因此,本文主要使用RFPA-Slope分析程序兼FLAC分析程序及GEO-Slope程序,结合工程实例,主要选择岩体结构面(比如断层、节理、裂隙等)、地下水、地下开挖等地质环境方面因素,定性、定量地分析各因素对边坡稳定性的影响。 本文主要研究工作有: 1、系统地介绍了基于有限元强度折减法原理的RFPA-Slope分析程序,并将RFPA-Slope分析程序应用到边坡稳定性分析当中。通过均质土坡算例,对比GEO-Slope程序的分析结果,说明RFPA-Slope分析程序在边坡稳定性分析中的适用性。 2、通过使用RFPA-Slope分析程序对单一软弱结构面、含两组软弱结构面的岩质边坡的变形破坏规律进行分析,发现边坡的破坏面都是主要沿滑动面附近的软弱结构面发展,可见滑动面附近的结构面对边坡破坏起主导作用。 3、在RFPA-Slope分析程序中,系统地引入了渗流-应力耦合理论。结合工程实例,对渗流与应力耦合作用下的节理岩质边坡稳定性进行了数值分析计算。模拟分析表明,渗流场对边坡的稳定性有重要的影响。在地下水渗流作用的影响下,边坡安全系数减小,坡体位移增大。 4、使用FLAC有限差分法分析程序和RFPA-Slope分析程序,对司家营铁矿露天坑边坡在地下开挖和没有地下开挖情况下边坡的应力场变化情况、边坡破坏模式及边坡的稳定性进行对比分析,发现在强度折减情况下,地下开挖引起的地表移动和边坡失稳具有先沉陷、后开裂、再滑动的变形破坏规律。同时边坡稳定性也有较大幅度下降。


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