巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的四個(gè)要點(diǎn)

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的四個(gè)要點(diǎn)第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動(dòng)面的確定潛在滑動(dòng)面的模擬穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法預(yù)應(yīng)力錨固效果分析與評(píng)價(jià)目錄第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動(dòng)面的確定要點(diǎn)一第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日1滑動(dòng)面的確定

土質(zhì)邊坡、破碎巖質(zhì)邊坡最大剪應(yīng)力等值線剛體極限平衡法滑弧搜索法

巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)面

根據(jù)地質(zhì)資料與經(jīng)驗(yàn)，將可能形成潛在滑動(dòng)面的軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行連同，其中安全系數(shù)最小為可能潛在滑動(dòng)面次生滑動(dòng)面加固措施引起的新的危險(xiǎn)滑動(dòng)面點(diǎn)安全度等值線赤平投影法第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日潛在滑動(dòng)面的模擬要點(diǎn)二第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日1滑動(dòng)面的模擬

無滑動(dòng)面的方法

Goodman節(jié)理單元模型

Katona內(nèi)界面單元模型

無界面的方法

采用薄層實(shí)體單元模擬滑動(dòng)面彈簧單元節(jié)點(diǎn)的接觸對(duì)單元單元二維Goodman單元模型二維內(nèi)界面單元模型第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日滑動(dòng)面的模擬存在的問題

滑動(dòng)面模擬的必要性問題坡頂滑移不連續(xù)變形坡腳剪出不連續(xù)變形有界面、節(jié)理單元模擬滑動(dòng)面無滑動(dòng)面只能反映邊坡的連續(xù)變形第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日無界面方法有界面、節(jié)理單元模擬滑動(dòng)面坡頂滑移不連續(xù)變形坡腳剪出不連續(xù)變形用連續(xù)變形描述不連續(xù)變形單元尺度容易產(chǎn)生畸形第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日

Goodman單元存在的問題

1、切向剛度與法向剛度很難測(cè)定，需試算多次2、會(huì)發(fā)生相互嵌入現(xiàn)象，引起計(jì)算不收斂缺點(diǎn)：第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日同一數(shù)量級(jí)的安全系數(shù)

Goodman單元法向剛度與切向剛度比對(duì)邊坡安全系數(shù)的影響1、法向剛度與切向剛度在同一數(shù)量級(jí)時(shí)，安全系數(shù)的變化不大第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日不同數(shù)量級(jí)的安全系數(shù)2、法向剛度與切向剛度不在同一數(shù)量級(jí)時(shí)，安全系數(shù)的變化較大，差一個(gè)數(shù)量級(jí)，安全系數(shù)大約差20﹪第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日T=10時(shí)邊坡位移矢量圖T=100時(shí)邊坡位移矢量圖T=1時(shí)邊坡位移矢量圖第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

Katona內(nèi)界面單元模型優(yōu)勢(shì)：1、不需要確定節(jié)理、斷層Kn、Ks，通過接觸面兩側(cè)的模量變化來反映Kn的影響；2、直接采用節(jié)理、斷層的C、Φ值，摩爾—庫侖定律確定接觸面滑動(dòng)、固定、分離等狀態(tài)；第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法要點(diǎn)三第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日現(xiàn)有常見邊坡穩(wěn)定性分析方法極限平衡方法傳統(tǒng)有限元方法（E,P）有限元強(qiáng)度折減法有限元超載法第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日基本假定“精確”解析解與工程實(shí)際不符“精確”求解的過程與方法精確基本假定？數(shù)學(xué)解析方法剛塑性假定同時(shí)破壞假定不考慮滑床變形無法考慮開挖剛體極限平衡法1.1誤差的由來1剛體極限平衡法的誤差的由來誤差第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.2剛體極限平衡法存在的不足②強(qiáng)度參數(shù)的選?、塾?jì)算方法的局限④不符合“潘家錚極大值原理”⑤適用范圍單一⑥評(píng)價(jià)方法單一①破壞標(biāo)準(zhǔn)的判定破壞的標(biāo)準(zhǔn)是按照滑動(dòng)面同時(shí)破壞而制定的，并沒有考慮滑坡的漸進(jìn)破壞在計(jì)算中要么選取峰值強(qiáng)度，要么選取殘余強(qiáng)度，沒有考慮峰值強(qiáng)度向殘余強(qiáng)度的變化無法模擬邊坡施工過程、開挖引起的二次應(yīng)力場(chǎng)，加固措施、加固時(shí)機(jī)、滲流、地震等作用的影響

無法體現(xiàn)出滑面上的拉剪應(yīng)力的傳遞與轉(zhuǎn)移及滑體內(nèi)部的內(nèi)力調(diào)整，滑面將發(fā)揮最大抗滑能力的特性

只能模擬均質(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)邊坡，無法模擬真實(shí)巖質(zhì)邊坡的非均質(zhì)、各向異性的性態(tài)以及連續(xù)變形與非連續(xù)變形的破壞模式只能模擬均質(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)邊坡，無法模擬真實(shí)巖質(zhì)邊坡的非均質(zhì)、各向異性的性態(tài)以及連續(xù)變形與非連續(xù)變形的破壞模式

第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.3有限元分析滑坡穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)◆符合滑坡實(shí)際的破壞模式◆引入塑性理論，隨拉剪應(yīng)力超限，強(qiáng)度參數(shù)由峰值強(qiáng)度向殘余強(qiáng)度轉(zhuǎn)化◆符合潘家錚“極大值原理”，能反映滑坡破壞的內(nèi)力與應(yīng)力的調(diào)整◆能夠模擬各種性態(tài)的滑坡均質(zhì)性較強(qiáng)的土質(zhì)滑坡；非均質(zhì)、各向異性的巖質(zhì)滑坡◆評(píng)價(jià)方法全面既能穩(wěn)定性控制，又能整體、局部的變形控制第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日2邊坡穩(wěn)定性分析方法的比較

2.1傳統(tǒng)有限元法（彈性,彈塑性分析）滑動(dòng)面的模擬——界面單元、摩擦單元通過有限元方法模擬真實(shí)條件下邊坡的巖層、斷層、風(fēng)化層參數(shù)與工程性狀，獲得接近真實(shí)情況下的應(yīng)力、變形等成果安全系數(shù)——界面單元、摩擦單元的分析成果（法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力成果）①?gòu)椥苑治觫趶椝苄苑治霾豢紤]拉應(yīng)力初級(jí)思想第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.2有限元強(qiáng)度折減法*臨界滑動(dòng)條件的判定標(biāo)準(zhǔn)①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點(diǎn)*折減的內(nèi)容①

、所有結(jié)構(gòu)面按同一比例同時(shí)折減?；②、只折減控制結(jié)構(gòu)面（K大于1.0的那個(gè)面)；理想彈塑性——不計(jì)殘余強(qiáng)度，峰值強(qiáng)度=殘余強(qiáng)度彈塑性軟化——計(jì)入殘余強(qiáng)度，殘余強(qiáng)度<峰值強(qiáng)度,c、f不同*折減的過程第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.3有限元超載法*臨界滑動(dòng)條件的判定標(biāo)準(zhǔn)①、不收斂；②、發(fā)散；③、折減過程中位移曲線的突變點(diǎn)理想彈塑性——不計(jì)殘余強(qiáng)度，峰值強(qiáng)度=殘余強(qiáng)度彈塑軟化——計(jì)入殘余強(qiáng)度*計(jì)算的過程*超載的方式第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日

滑面拉剪應(yīng)力轉(zhuǎn)移后的真實(shí)安全儲(chǔ)備

在有限元分析中，當(dāng)滑動(dòng)面拉、剪應(yīng)力超限時(shí)，荷載將向它周圍進(jìn)行轉(zhuǎn)移。通過拉剪應(yīng)力轉(zhuǎn)移，邊坡滑動(dòng)面部分被拉開或發(fā)生滑移，只對(duì)未發(fā)生拉開和滑移的滑動(dòng)面部分進(jìn)行安全系數(shù)求解。

根據(jù)邊坡使用目標(biāo)，確立其安全使用界限

可分別根據(jù)邊坡在使用過程中的主要失穩(wěn)誘發(fā)因素分別進(jìn)行“超載”計(jì)算，分別確定出邊坡的極限水位、極限承重、極限開挖角度、極限地震烈度等界限值作為設(shè)計(jì)與管理的原則與指標(biāo)。第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

邊坡開挖動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)監(jiān)測(cè)手段充分發(fā)達(dá)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、反演分析理論與方法長(zhǎng)足進(jìn)展后，可逐步模擬邊坡的分布開挖過程，及其各開挖時(shí)段的坡體穩(wěn)定性態(tài)，據(jù)此提出對(duì)邊坡在空間上、時(shí)間上的最優(yōu)加固與支護(hù)措施與安全儲(chǔ)備的可靠度。第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日預(yù)應(yīng)力錨固效果分析與評(píng)價(jià)要點(diǎn)四第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日1預(yù)應(yīng)力錨索的工作機(jī)理抗滑樁等被動(dòng)加固措施預(yù)應(yīng)力錨索錨固等主動(dòng)加固措施

被動(dòng)加固措施的工作機(jī)理承剪阻滑承擔(dān)抗滑剪應(yīng)力；限制變形

主動(dòng)加固措施的工作機(jī)理應(yīng)力貢獻(xiàn)剛度貢獻(xiàn)主動(dòng)提高滑面本身的抗剪能力約束變形；使邊坡的破壞由突變破壞變?yōu)檠有云茐牡诙屙?，共三十三頁?022年，8月28日2預(yù)應(yīng)力錨索模擬

常見的模擬方法桿單元法預(yù)應(yīng)力錨索的研究?jī)牲c(diǎn)集中力法邊坡的預(yù)應(yīng)力錨索加固研究等效連續(xù)模型法第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日3預(yù)應(yīng)力錨索模擬存在問題等效連續(xù)模型法等效參數(shù)難以獲得，控制其準(zhǔn)確度與精度困難。只承拉桿單元法兩點(diǎn)集中力法只注意到應(yīng)力貢獻(xiàn)，僅能考慮回填注漿后的約束變形作用只注意到應(yīng)力貢獻(xiàn)，未能考慮其約束變形的作用第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日4新的模擬方法集中力后續(xù)補(bǔ)償張拉法預(yù)應(yīng)力施加階段：兩點(diǎn)集中力后續(xù)變形階段：集中力＋桿單元法桿單元的激活時(shí)機(jī)模擬錨索的不同工作狀態(tài)第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日新型桿單元法Blot桿單元BOLT單元幾何模型示意圖

預(yù)應(yīng)力施加階段：錨索拉拔力；錨墩壓力后續(xù)變形階段：將外錨頭的虛實(shí)節(jié)點(diǎn)耦合虛實(shí)節(jié)點(diǎn)第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

單根錨索的加固效果

第三十頁，共三十三頁