雨水反复浸蚀对露天矿边坡稳定性影响分析
【图文】：
的判定。目前有3种比较认可的边坡失稳判据:边坡是否产生塑性贯通区;数值计算是否可以进行下去即计算的收敛性;特征部位的位移发生突变。本研究以特征部位位移的突变性作为失稳判据，同时结合以塑性区是否贯通和计算收不收敛作为该判据的补充并且结合ABAQUS运行的检测。2.2建模与研究方法(1)从研山边坡勘查报告上获知，边坡上部第四系土层阶段坡面角设为32°时，第四系边坡抗滑安全系数均大于1.30，满足要求。本研究主要通过划分雨水浸润区研究雨水对边坡稳定性的影响，仍然将模型的阶段坡面角设为32°，几何尺寸如图1(a)所示。图1边坡计算模型Fig．1Calculationmodelofslope(2)针对降雨对边坡的不同浸润程度，将边坡坡面的浸润深度分别划分为0.4、0.8、1m，台阶的浸润深度要大于坡面浸润深度的3倍，如图1(b)所示。(3)最下一台阶定义为基岩段，上部定义为土层段，整体加载天然容重，浸润区加载饱和容重进行力的模拟，边界条件制约模型下边界水平、垂直方向的位移和模型左右边界的水平位移。(4)根据所选取的边坡失稳判据，对边坡坡面的浸润深度为0、0.4、0.8、1m的4种工况进行数值模拟时，采用理想的弹塑性模型，和M－C屈服准则，计算时首先施加重力载荷获得初始应力状态，然后在折减步定义土体强度参数的折减。2.3土体强度参数的选取对现场取来的土进行土工试验，主要是采用固结快剪的方法进行土的直接剪切试验。为了模拟土层在边坡开挖暴露后，经过数次降雨饱和与干燥饱和后的抗剪强度变化情况，即雨水的反复浸蚀作用对强度参数的影响，分别进行了自然状态下的土样试验与饱和干燥再饱和5次、10次后的土样试验，得到粉土在3种不同工况下的内摩擦角和黏聚力。粉土在经过饱和干燥再饱和10次后，材料强度折减过大，表明高
图2不同坡面浸润深度的边坡塑性区Fig．2Plasticzoneofslopeswithdifferentdepthofinfiltration图3不同坡面浸润深度的边坡位移增量Fig．3Slopedisplacementincrementofdifferentslopeinfiltrationdepth从图3(b)可以看出边坡雨水浸润深度为0.4m的时候所产生的位移增量贯通区与图3(a)基本一样，表明边坡仍具有整体失稳的趋势，当边坡坡面雨水浸润深度为0.8m时，，位移增量贯通区变得非常模糊，而在雨水浸润深度为1m的时候，已经看不到位移增量贯通区，2计算步之间产生的最大位移出现在边坡坡面浸润区，表明边坡从整体失稳破坏逐步过渡到局部浸润区产生滑移体，不会再产生传统的塑性贯通区。由于边坡局部浸润区产生了滑移体，造成边坡安全系数降低，这与图2得出的结果一致。选取边坡左上角顶点得到边坡坡面浸润深度为0、0.4、0.8、1m时位移时步曲线如图4所示。图4显示了边坡左上角点的位移时步曲线，从图4可以看出不同坡面浸润深度的边坡都出现了不同位移拐点，即边坡出现了突然的大变形，对比边坡失稳的几种判据并结合本研究数值的计算过程，本研究选取位移突然发生变化作为边坡失稳的判据，将对应的时步代入公式(7)得到安全系数如表2所示。·145·马文成等:雨水反复浸蚀对露天矿边坡稳定性影响分析2017年第4期
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本文编号：2580903
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