基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

发布时间：2021-07-08 15:27

　　反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model,CCM）,基于连续-离散方法,经参数标定和对比,建立反倾层状岩质边坡CCM,采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致,验证了CCM的正确性。进一步,基于以上参数及模型,研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征,并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断,后缘出现明显拉裂缝,反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后,坡体前缘的表层岩层被挤出,形成二级破裂面,最后一级破裂面扩展至坡体后缘,形成连通宏观的破裂面。最后,二级破裂面扩展至坡体中部,边坡完全倾倒破坏;破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育;层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响,随着层间剪切强度的增大,岩层初始折断位置逐渐降低,垮塌范围逐渐减小,破裂面倾角增大;坡体层厚越大... 

【文章来源】：水文地质工程地质. 2020,47(05)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

黏聚力单元示意图

本文采用如图2所示的混合型牵引-分离准则定义节理面以及岩层内的零厚度黏聚力单元。其中tn0、ts0、tt0、tm0分别为黏聚力单元达到初始损伤时的法向应力、剪切应力以及混合模式的应力，δn0、δs0、δt0、δm0分别为黏聚力单元达到初始损伤应力时所对应破裂面法线方向、剪切方向及混合模式方向的相对位移，δnf、δsf、δtf、δmf分别为黏聚力单元失效删除时所对应的破裂面法线方向和剪切方向的相对位移以及混合模式方向的相对位移。定义损伤因子D(0≤D≤1)来表示黏聚力单元损伤过程的发展，在黏聚力单元达到初始损伤强度后，损伤因子D的值从0开始逐渐增加，当损伤因子D的值达到1时黏聚力单元被删除，岩块发生断裂。显然，这个过程也是单元刚度衰减过程。黏聚力单元三种破坏模式下的应力损伤关系式为:

通过“单元杀死”模拟开挖条件，将原始边坡稳步加载至120 g，稳定转动1 200 s后，加速度降至0 g，进行第一级开挖;再稳步加载至120 g，如此往复直至第三级开挖。1.2.2 黏聚力裂缝模型中的时间

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3271836