基于潘家铮原理的反倾向层状边坡弯曲倾倒破坏基准面搜索算法
本文关键词: 反倾向层状边坡 弯曲倾倒 破坏基准面 潘家铮原理 极限平衡方法 出处:《工程科学与技术》2017年05期 论文类型:期刊论文
【摘要】:在进行反倾向层状边坡的弯曲倾倒分析时,需要对边坡破坏基准面的位置和形状作一种简单假定;目前常见的假定形式为直线型破坏面,并垂直于岩层层面。从野外观测来看,这种假定的破坏面与实际工程边坡破坏面并不吻合,为提高反倾向层状边坡弯曲倾倒计算的可靠性,提出一种搜索破坏基准面的算法。基于潘家铮最大最小原理,认为边坡破坏基准面(由各个岩层折断面组成)为使边坡发生整体破坏所需外力最小的破坏面。在破坏基准面的搜索过程中,根据岩层的受力分析确定其破坏模式(剪切破坏和弯曲拉裂破坏);然后,依据最后一块岩层发生倾倒破坏的条件确定岩层可能发生破坏的范围,并将可能发生破坏的岩层划分为多个组合,利用极限平衡方法,结合岩层的破坏模式,求出各组岩层发生整体破坏所需的最小外力F;最后,不断变化搜索角,得到一系列F,其中的最小值为边坡发生整体破坏所需的最小外力,对应的破坏面为边坡潜在破坏基准面,相对应的岩层组合为最危险的岩层组合。选用安徽皖南地区的某反倾向板岩边坡作为工程实例进行验证分析,结果表明本文算法所得到的破坏基准面能较好地与实际工程边坡破坏面、文献模拟结果相吻合,进一步说明了本文算法的有效性。
[Abstract]:It is necessary to make a simple assumption on the position and shape of the base plane of slope failure when analyzing the bending and toppling of the reverse inclined layered slope. At present, the commonly assumed form is linear failure surface, which is perpendicular to the strata. From the field observation, the failure surface of this assumption does not coincide with the actual engineering slope failure surface. In order to improve the reliability of bending and toppling calculation of anti-inclined layered slope, an algorithm for searching the failure datum level is proposed, which is based on Pan Jiazheng's principle of maximum and minimum. It is considered that the slope failure datum (composed of each rock layer fracture surface) is the failure surface with the minimum external force required for the overall failure of the slope, and in the process of searching the failure datum level. According to the stress analysis of rock stratum, the failure mode (shear failure and bending tensile fracture failure) is determined. Then, according to the condition of the last rock layer to collapse and destroy, the range of possible rock formation damage is determined, and the likely rock layer is divided into several combinations, and the limit equilibrium method is used. Combined with the failure mode of rock formation, the minimum external force F needed for the whole failure of each group of strata is obtained. Finally, a series of Fs are obtained by constantly changing the search angle, in which the minimum value is the minimum external force required for the overall failure of the slope, and the corresponding failure surface is the slope potential damage datum. The corresponding rock assemblage is the most dangerous rock assemblage. An anti-inclined slate slope in southern Anhui Province is selected as an engineering example for verification and analysis. The results show that the failure datum level obtained by the proposed method is in good agreement with the actual engineering slope failure surface, and the simulation results in the literature further illustrate the validity of the proposed method.
【作者单位】: 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所;中国科学院大学;中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心;
【基金】:国家重点基础研究发展计划资助项目(2013CB733201) 中科院重点部署项目资助(KZZD-EW-05-01)
【分类号】:TU45
【正文快照】: 倾倒破坏是反倾向层状岩体边坡常见的一种破坏模式,在自然和工程边坡中均有发生[1 2]。按破坏机制的不同,Goodman等[3]将倾倒破坏模式分为两类:弯曲倾倒和块体倾倒(块体 弯曲倾倒为两者的复合形式)。块体倾倒破坏机制简单,破坏面为确定的直线或者双折线,国内外学者在该方面
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,本文编号:1463092
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