基于破坏接近度的岩质边坡稳定性分析

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迄今为止,边坡稳定分析方法包括极限平衡法、极限分析法、强度折减法等。极限平衡法是国内外分析边坡稳定最常用的方法。同时,随着计算机技术的发展,基于数值计算的强度折减法也得到了快速发展。本文在总结前人的研究工作基础上,从岩石损伤断裂的角度出发,在严格区分屈服和破坏的前提下,提出破坏接近度的指标,用于岩质边坡的稳定性判断,其主要内容包括:
   (1)总结了三种基于损伤断裂力学不同理论下岩石的本构方程,结合岩石损伤本构方程和全应力应变曲线特征点,推求了岩石基本参数在宏细观层面对岩石基本特性的影响,并探讨了岩石损伤断裂的时效特性。
   (2)在对岩石损伤本构曲线特征点进行研究的基础上,提出了破坏接近度FAI(Fai lure Approach Index)的概念。破坏接近度是在严格区分屈服与破坏两个概念的前提下,以岩土体当前应力应变状态作为基本参量,利用岩石损伤本构方程建立的一个评价指标,其取值为[0,1],其值越大,表明其越接近破坏状态。
   (3)FLAC3D可以用于模拟大变形问题,而且对岩土类材料的计算十分准确,本文在FLAC3D环境下,利用三个例子阐述FAI作为评价指标在实验以及工程中的运用。实例证明,利用FAI可以作为岩土体是否失稳的评判指标,同时,通过对失稳区的FAI单元图进行绘制,可以判断破坏趋势和破坏面等。
   (4)针对提出的FAI的概念,详细阐述了在FALC3D中利用FAI对岩质边坡进行滑动面搜索、利用FAI进行安全系数计算的方法。结果表明利用FAI找到的滑裂面和计算的安全系数与FLAC3D内置的计算方法一致,表明利用FAI对边坡进行稳定性分析是可行的。
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