基于正交改进和Geo-slope边坡稳定性因素敏感性分析

发布时间：2020-03-10 13:51

【摘要】：通过极限平衡法确定边坡安全系数,进而分析其稳定性影响因素,对确定的因素进行5因素4水平正交试验,以安全系数作为评定指标,采用极差法并对该方法进行二次改进,分别得到改进前、后的各因素对边坡的影响程度。最后,结合三山岛仓上露天坑尾矿库边坡工程实例,考虑边坡高度、岩石重度、黏聚力、内摩擦角、结构面倾角等影响因素,结合Geo-slope和控制变量法,模拟边坡的稳定性,得到边坡安全系数对各种因素的敏感度,进而验证正交试验中采用二次改进的可行性,为日后边坡安全施工和评定提供借鉴。
【图文】：

来判定影响边坡稳定性的因素，分析边坡稳定性对岩石力学强度参数和几何尺寸的敏感程度，进而确定各因素的影响幅度，为岩质边坡的稳定性分析提供理论依据。1岩体边坡稳定性分析1.1计算边坡稳定安全系数计算边坡稳定安全系数时，假设条件:①将边坡破裂面近似看作为平面;②按照摩尔库伦理论作为岩体破坏依据。取岩质边坡滑动体建立力学模型如图1所示，坡顶水平，坡高为H，坡内具有倾角为β的结构面AB，边坡坡角为α，滑体ABC沿AB面剪切滑动，其中β＜α。已知岩体重度为γ，φ为岩体的内摩擦角，c为岩体的黏聚力。图1边坡力学模型Fig．1Slopemechanicsmodel由图1知，滑体ABC在滑面AB上的抗滑力Ｒ和下滑力F分别为Ｒ=12γH2sin(α－β)sinαcotβtanφ+cHsinβ，(1)F=12γH2sin(α－β)sinα.(2)则边坡稳定安全系数Fs为Fs=ＲF=cotβtanφ+2csinαγHsinβsin(α－β).(3)1.2边坡安全系数影响因素分析由式(3)可以得知边坡安全系数受边坡体的岩体力学强度性质和几何尺寸的影响，设初始参数α=50°，H=50m，β=15°，φ=25°，c=2MPa，γ=23kN/m3，通过控制单一变量，进而得到边坡岩体内摩擦角、黏聚力、重度、边坡高度和结构面倾角与安全系数的关系曲线，如图2所示。图2边坡安全系数与力学参数和几何尺寸的关系曲线Fig．2Curvesofslopesafetyfactorandmechanicalparametersandgeometricsize从图2中得知，边坡安全系数与岩体力学强度参数黏聚力、内摩擦角呈现正相关趋势，并且安全系数对黏聚力的敏感性较大，呈线性明显增加;而边坡重度对安全系数的影响较小;随着边坡高度的增加，边·131·王强等:基于正交改进和Geo－slope边坡稳定性因素敏感性分析2017年第12

分别为Ｒ=12γH2sin(α－β)sinαcotβtanφ+cHsinβ，(1)F=12γH2sin(α－β)sinα.(2)则边坡稳定安全系数Fs为Fs=ＲF=cotβtanφ+2csinαγHsinβsin(α－β).(3)1.2边坡安全系数影响因素分析由式(3)可以得知边坡安全系数受边坡体的岩体力学强度性质和几何尺寸的影响，设初始参数α=50°，，H=50m，β=15°，φ=25°，c=2MPa，γ=23kN/m3，通过控制单一变量，进而得到边坡岩体内摩擦角、黏聚力、重度、边坡高度和结构面倾角与安全系数的关系曲线，如图2所示。图2边坡安全系数与力学参数和几何尺寸的关系曲线Fig．2Curvesofslopesafetyfactorandmechanicalparametersandgeometricsize从图2中得知，边坡安全系数与岩体力学强度参数黏聚力、内摩擦角呈现正相关趋势，并且安全系数对黏聚力的敏感性较大，呈线性明显增加;而边坡重度对安全系数的影响较小;随着边坡高度的增加，边·131·王强等:基于正交改进和Geo－slope边坡稳定性因素敏感性分析2017年第12期

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