数值模拟在边坡稳定性评价中的应用研究
路堑边坡稳定性影响因子的均匀设计和数值模拟
路 堑边 坡稳 定性 影 响 因子 的均 匀设 计和数 值模 拟
王 宇 余 宏 明 ， ，樊 涛 ，田 浩
（．中国地质 大学工程学院 ，湖北 武汉 ４ ０ ７ ； １ ３０ ４ ２ ．陕西省煤 田地质局天地公 司 陕西 西安 ７０ ５ ） １０４
摘要 ：将 均 匀设 计 引入 边坡的稳 定性影响 因素敏 感性 分析 中，可 大大减 少试验 次数 ，使试验 点在试
第３ ９卷 第 ３期 ２ １ 年 ６月 ０１
煤 田地 质 与勘 探
Ｃ ０ＡＬＧＥ Ｄ ＧＹ＆ Ｅ ０Ｒ 口 Ｊ ｎ．２ ｌ ｕ ０１
文 章 编 号 ： ０ １１ ８ （０ １０ —０ ８０ １ ０ —９ ６２ １ ）３０ ５ － ５
摩擦 角、锚 索长度 、重度 、粘聚力 、锚 索 间距 、预应 力、锚 固段 长度 ，从 而为公 路路 堑边坡 的综合
治 理 提 供 了依 据 。
关
键
词 ：均 匀设 计 ；影 响 因子 ；稳 定性分析 ；数值模拟 ；稳 定 系数
文献标 识码 ：Ａ Ｄ ｈ １ ． ６ ￣ｉｓ．０ １１８ ． １．３ １ Ｏ ０３ ９ ． ｎ１ ０ —９ ６ ０ ０ ． ２ ９ ｓ ２ １ ０
ｔ ｅｎ ｍｂ ｒ ｆ ｒａ ｓ ｎ ｋ ｈ ｅ ｔ ｏ ｎ ｓｕ ｉ ｒ ｙ ｄ ｓｒｂ ｔ ｄｔ ｂ ａｎ ｓ ｔｓａ ｔ ｒ ｅ ｕ ｔ． ｍｅ ｔ ｐｉａ ｕ ｈ ｕ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ ｍａ ｅｔ ｅ ｔ ｓ ｉ ｔ ｎ ｆ ｍｌ ｉｔ ｕ ｅ ｏ ｔ ｉ ａ ｉｆ ｃ ｏ ｙ ｒ ｓ ｌ Ａｉ ｄ ａ ｔ ｃ ｌ ｔ ｏ ｔ ｐ ｏ ｉ ｏ ｓ ａｙ ｃ
ｒ ｌ ｓｆ ｒｔ ｅｒ ａ ｕ ｔｎ ｌ ｐ ． ａ ｔ ｒｓ ｎ ｉ ｖ ｔ ｏ ｔ ｅｍ ａ ｉ ｍ ｏ ｔ ｅｍ ｉ ｉ ｍ ｎ ｅ ｎ ｌ ｒｃ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ａ ｃ ｏ ｕ ｅ ｏ ｏ ｄ ｃ ｔ ｇ ｓｏ ｅ Ｆ ｃ ｏ ｅ ｓｔ ｉ ｆ ｍ ｘ ｍｕ ｔ ｎ ｍｕ ｉ ｉ ｔ ｒ ａ ｉ ｔ ｎ ｌ ， ｎ ｈ ｒ ｈ ｉ ｉ ｙ ｒ ｈ ｈ ｓ ｆ ｏ ｌｎ ｔ ，ｕ ｉ ｗｅ ｇ ｔ ｏ ｅ ｉ ｎ ｎ ｈ ｒ ｓ ａ ｉ ｇ ｒ ｓ ｅ ｓｎ ｏ ｃ ，ａ ｃ ｏ ａ ｅ ｌ ｎ ｔ ， ｒ ｖ ｄ ｎ ｒ ａ ｉ ｒ ｔ ｅ ｅ ｇｈ ｎｔ ｉ ｈ ，ｃ ｈ ｓｏ ，ａ ｃ ｏ ｐ ｃ ｎ ，ｐ ｅ ｔ ｓ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｎ ｈ ｒ ｇ ｅ ｇ ｈ ｐ ｏ ｉ ｉ ｇ ａ ｆｍ ｂ ｓｓ ｆ ｈ ｒ ｉ ｏ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｎ ｇ ｍｅ ｔｏ ｅｈ ｇ ｗａ ｌ ｐ ． ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅｍａ ａ ｅ ｎ ｆｔ ｉ ｈ ｙ ｓｏ ｅ ｈ
露天矿开采中边坡的稳定性研究
露天矿开采中边坡的稳定性研究摘要：近年来，科学技术的发展迅速，我国的采矿工程建设的发展也有了相应的进步。
露天矿的开采设计工作中最为关键的环节就是边坡的设计工作，其中露天边坡角的择取工作更是重点工作中的关键内容。
如果边坡角太大便会极易出现边坡失稳等不良情况；而如果边坡角太小的话，虽说能够充分确保边坡的稳固性，但是会大程度降低可露天开采资源的面积，不利于矿产企业的经济效益。
在地下开采转变成露天开采的过程中，极易受到多方面因素的干扰，在露天采掘环境中通常会潜存着大量形状各异、成因不详的采空区域。
地下改露天采掘属于非常繁杂且多变的工作项目，在各种因素共同影响的情况下，露天开采边坡的位移改变与应力情况和单一情况下的采掘工作相比，属于更为复杂的体系。
关键词：露天矿开采；边坡；稳定性研究引言在露天矿山生产中，露天采场开采境界参数的合理选择对矿山企业的安全具有重要意义。
因此，选择经济合理的剥采比尤为重要。
在露天开采境界众多参数中，最终边坡角的影响最直接，而最终边坡角对边坡最大影响是其安全稳定性。
因此，判断边坡参数设计是否合理的重要手段是进行边坡稳定性分析，优选出既能保证边坡安全又能取得更多经济效益的露天边坡参数。
1重要性边坡体的变形以及稳定状况是实际施工过程中的重要监测指标，其对于工程的安全有着极其重要的作用，因此影响边坡稳定状况的因素分析则成了相关研究领域中不容忽视的课题。
经相关学者所做的研究发现：内摩擦角、黏聚力、台阶高度、台阶宽度、坡度、卸载平台宽度、原地基处理是否合格、填筑体的压实程度、地面水位等对边坡稳定状况均存在着不同程度的影响，其中原地基处理是否合格更是直接对边坡稳定状况起着决定性的作用，其余因素也对边坡稳定状况有着显著影响。
因此，施工过程中以及竣工后都应该加强对边坡土体竖向以及水平向位移的监测，以便及时采取相应措施以规避严重安全事故的发生。
2露天采场边坡稳定性分析2.1边坡破坏类型露天矿边坡稳定性分析是一项复杂的工程，其影响因素复杂多变。
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性一、本文概述随着全球气候变化和人为活动的加剧，地震等自然灾害对人类社会和自然环境的影响日益显著。
边坡作为地壳表面的一种常见地貌形态，其稳定性对于防止地质灾害、保护人民生命财产安全具有重要意义。
FLAC3D作为一款广泛应用于岩土工程领域的数值模拟软件，其强大的三维有限差分计算能力使得它成为分析边坡地震稳定性的重要工具。
本文旨在利用FLAC3D软件，针对某一具体边坡进行地震稳定性分析，探讨其在不同地震动作用下的响应特征，以期为边坡工程的设计、施工和维护提供理论支持和决策依据。
本文首先将对FLAC3D软件的基本原理和计算方法进行简要介绍，阐述其在边坡稳定性分析中的适用性。
接着，结合某一具体边坡的实际情况，建立相应的数值模型，并设定不同等级的地震动作为输入条件。
通过数值模拟，分析边坡在地震作用下的变形、应力分布以及破坏模式，探究边坡的稳定性变化规律。
本文还将讨论不同影响因素，如边坡几何形态、材料性质、地震动强度等对边坡稳定性的影响，以期全面评估边坡的地震稳定性。
通过本文的研究，旨在深入了解FLAC3D在边坡地震稳定性分析中的应用，为边坡工程的安全设计和有效管理提供科学依据。
也为类似工程问题的研究提供参考和借鉴。
二、FLAC3D软件介绍FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）是一款由Itasca公司开发的专门用于模拟岩土工程问题的三维显式有限差分程序。
该程序基于拉格朗日描述，能够模拟岩土体在复杂应力路径下的变形和流动行为。
由于其强大的计算能力和灵活的建模方式，FLAC3D在岩土工程领域得到了广泛的应用。
FLAC3D的核心优势在于其能够模拟岩土体的弹塑性行为、大变形、流动和破坏过程。
程序内置了多种本构模型，如Mohr-Coulomb 模型、Drucker-Prager模型等，这些模型能够准确描述岩土体的应力-应变关系。
FLAC^(3D)数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究
第73卷第2期!色#属(矿山部分)2021年3月Doi：10.3969".issn.1671-4172.2021.02.002FLAC3D数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究李启航】，李小双1,2,3,耿加波】，罗浪1(1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州341000；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽马鞍山243000；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000)摘要：以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床为研究对象，基于Auto CAI>ANSYSFLAC3D等软件进行耦合建模，分别建立200m和300m不同开采深度的单一地下开采模型和在露天终了边坡为45。
倾角时露天转地下开采模型，并展开了数值模拟试验$研究表明：当边坡高度为200m时，整个露天转地下开采过程中边坡岩体及采场覆岩整体稳定;边坡高度为300m时，边坡侧塑性区出现贯通，边坡岩体将发生弯曲下沉破坏$综合经济和安全性考虑，建议控制露天边坡高度在200m以内。
相关研究结果可对磷矿山地下开采工程提供一定的技术参考价值$关键词：露天转地下;FLAC3D数值模拟；边坡高度影响效应中图分类号：TD854.6；TD7文献标志码:A文章编号：1671-4172(2021)02-0005-06FLAC3D numerical simulation of open-pit transformation tounderground slope and stope stabilityLI Qihang1,LI Xiaoshuang1,2,3,GENG Jiabo1,LUO Lang1(1.School of Resources and Environmental Engineering,Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi341000,China；2.Sinosteel Maanshan Mine Research Institute Co.,Ltd.,Maanshan Anhui243000,China；3.State Key Laboratory of Safety and Health in Metal Mines,Maanshan Anhui243000,China)Abstract:Taking the typical gently inclined thin to medium t hick phosphorus deposits around Jinning,Yunnan as t h e research objec t,coupling modeling was conduc t ed based on soft w are such as Au t o CAD-ANSYS-FLAC3D,and a single underground mining model with different mining depths of200and300m and open-pit mining was established.Finally,when the slope was45°,t he open-pit mining model was converted t o underground mining,and a numericalsimulaion es wascarriedou.Theresearchresul sshowed ha when heheigh of heslopewas200m# the slope rock mass and the overlying rock of the stope were overall stable during the entire process of converting from open pi Io underground mining；whenIhe slope heighIwas300m#Ihe plas ic zone onIhe side ofIhe slope was connecIed#and Ihe slope rock mass bending and sinking damage wi l occur.Therefore#in consideraIion of comprehensiveeconomyandsafeIy i isrecommendedIoconIrolIheopen-airslopeheighIwiIhin200m.RelevanI researchresulIscanprovideacerIainIechnicalreferencevalueforunderground miningprojecIsinphosphaIemines.Key words：open to underground；FLAC3D numerical simulation；slope height effect根据前人运用数值模拟方法在矿山岩体力学中的研究和探索+本文拟利用FLAC D数值模拟分析基金项目：国家自然科学基金资助项目(41702327,41867033)作者简介：李启航(1997-)，男，硕士研究生，安全工程专业，主要研究方向为岩石、岩土边坡破坏机理、边坡监测与预警$通信作者：李小双(1983—)，男，副教授，主要从事矿山岩体力学方研究$方法，对缓倾斜薄至中厚磷矿床在单一地下开采及露天转地下开采两种不同开挖方式下坡高对采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律的影响。
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法至今为止，广大学者针对边坡稳定性的分析方法主要包括以下两个方面。
(一)定性分析方法此方法的研究对象主要包括边坡稳定性的影响因素、边坡失稳破坏时的力学作用、边坡的工程价值等，以及结合边坡的形成历史，从定性的角度解释和说明了边坡的发展方向及稳定性情况。
该方法的优势在于充分地分析了影响边坡稳定性中各个因素的相互作用关系，能够快速地评价边坡的自稳能力。
具体包括以下几个方面：(1)自然历史分析法自然历史分析法主要是通过分析边坡发育历史进程中的各种自然影响因素，包括边坡自身的变形情况、发育程度以及边坡分布区域的地貌特征、岩层性质、构造活动等，进而评价边坡的总体情况和稳定性特征，同时也可以预测将来可能导致边坡变形和失稳的触发因素。
该方法对边坡稳定性所做出的评价是从边坡的自然演化方面入手的。
(2)工程地质类比法工程地质类比法首先需要对边坡概况进行充分了解，包括组成边坡的岩体岩性、产状和结构面特征。
然后将目前已知的边坡稳定性情况和需要研究的边坡进行对比，记录两者之间的相似性与差异性，以此分析出所要研究边坡的稳定性情况和破坏模式。
为了能够准确地类比分析，就需要对现有边坡的环境地质条件进行全面的调查记录，并建立数据库。
该方法能够大致判断出研究对象的稳定性发展状况和趋势。
(3)图解法图解法通过在示意图上表示出边坡本身各类参数的组合关系来对边坡的稳定情况、破坏特征、破坏因素以及未来的发展方向进行分析。
常用的图解法包括极射赤平投影、边坡等比例投影等。
该方法的优势在于可以直观地表示影响边坡稳定性的因素。
(二)定量分析方法此方法主要通过数值法和极限平衡法等数学手段，依靠计算软件，更加精确地给出满足实际情况的边坡稳定性分析结果。
(1)极限平衡法主要是按照摩尔-库伦强度准则，通过分析作用在土体上的静力平衡条件来判断边坡的稳定性情况，最常见的极限平衡法是条分法，该方法经过100多年的发展，已经成为目前工程实践中使用最为广泛的一种方法。
MIDAS-GTS在滑坡稳定性分析及治理中的应用
MIDAS-GTS在滑坡稳定性分析及治理中的应用史茂君【摘要】北川羌族自治县都坝乡场镇兴建时,坡体前缘开挖卸荷,斜坡后部崩滑堆积体在自重作用和降雨诱发下向前推移致使前缘已建挡墙发生变形.为保证坡脚场镇居民的安全,须对该滑坡的现状稳定性进行评价并采取可靠的治理措施.事前采用MIDAS-GTS建立该滑坡二维模型,分析了其现状稳定性,与实际变形较吻合,滑坡处于欠稳定状态.根据研究提出了抗滑支挡方案,并对布设抗滑桩治理后的效果进行评价,设桩后滑坡稳定性显著提高.该应用为类似工程项目的稳定性及治理效果分析可提供参考.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】4页(P441-444)【关键词】滑坡;MIDAS-GTS;有限元法;应用【作者】史茂君【作者单位】四川省地矿局九○九地质队,四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】P642.22Midas-GTS近期在国内重大隧道、基坑和边坡等项目中得到广泛应用，能满足大部分岩土体的破坏模式，可以对边滑坡进行比较真实的数值模拟，其计算结果相对安全。
Midas-GTS的边滑坡稳定性分析采用了基于有限元的强度折减法。
传统的安全系数的定义为假定滑动面上土体的抗剪强度与极限平衡所需最小抗剪强度的比值，而非滑动面上抗滑力与下滑力的比值。
边坡的安全系数实质上是使边坡达到破坏临界状态时土体抗剪强度的折减因子[1]。
通过将土体的抗剪强度指标降低为c′/F和tan′/F时,坡体中潜在滑面处达到极限平衡时的F定义为边坡的安全系数。
假设土体采用摩尔一库仑本构模型，s=c′min+(σn-u) tan′。
,则边坡的安全系数可以表示为：c′min=c′/F，tan′min= tan′/F上式中c′min，′min为极限平衡条件下土体的有效粘聚力和有效内摩擦角。
可以看出，强度折减法和传统的极限平衡法的基本思想和力学原理是统一的，两种方法都是基于极限平衡状态下的极限分析方法的具体应用。
边坡稳定性分析的数值模拟
1・FLAC 数值模拟上机题计算模型分别如图1、2、3所示，边坡倾角分别为30。
、45 °、60。
，岩土体参数为：密度p 二2500 kg/n?,弹性模量E = 1 x 108 Pa,泊松比卩二0.3,抗拉强度ct 二0.8 x 106 Pa,内聚力C 二4.2x 104 pa ，摩擦角 17°，膨胀角△二 20°。
试用FLAC/软件建立单位厚度的计算模型，并进行网格剖分，参数赋值，设定合理的边界条件，利 用FLAC 3D 软件分别计算不同坡角情况下边坡的稳定性，并进行结果分析。
附换算公式：331 kN/m = 100 kg/m剪切弹性模量：图1倾角为30。
的边坡（•单位:、m ））F 图2倾角为45 ’的边坡（单位：m ）9X ---------------------------------------------------1 __________ 109__________图3倾角为60」的边坡（单位：m ）实例分析：1）坡角为30。
时的边坡情况：25.36■4010Q4048.452体积弹性模豊FLAC3D 3.00Se!tif>as: Mcoe< Perspectr/e 16：5O 15 Sal JLH07 2008Center:Elation:X： 5.000^001X： o ooo 丫：Y: 0.000Z 3-OOOe^OOl z：o.oa)D«： 2.77564002Mag.: iAro ： 22.500eerier:Roialion X： 5 (X064001 X： o ooo Y： i.COOe*000 Y: 0.000Z 3.000e.001 Z： 0.000 DiSl：2-775e^ OOMaa，：1Ang: 22500计算代码（模式）new ;开始一个新的分析gen zone brick pO 0 0 0 pl 100 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 40 &size 50 1 10 gen zone brick &;生成下面的矩形，沿x、y、z二房向分为50, 1，10分pO 40 0 40 p1 100 0 40 p2 40 2 40 p3 74.64 0 60 &p4 100 2 40 p5 74.64 2 60 p6 100 0 60 p7 100 2 60 &size 30 1 10；生成上面的梯形，沿X 、y、z二房向分为30，1，10分fix z range z -0.1 0.1fix x range x -0.1 0.1fix x range x 99.9 100.1fix y range y -0.1 0.1fix y range y 1.9 2.1model mohrprop coh=4.2e4 ten=8e5 fric=17；固定模型底面；固定模型左面；固定模型右面；固定模型前面；固定模型后面；库伦摩尔模型；力学参数赋值ini den s=2500set gra=0,0,-9.8prop bulk 8.3e7 shear 3.85e7 ini zvel 0ini xdisp 0 ydisp 0 zdisp 0 plot create slope ；重力设置乂方向初始速度为°X y Z方向初始位移为仓IJ 建一个斜坡添加坐标轴plot add axes plot add block plot show solve fos file slope3dfos.sav associated强度折减法求解FLAC3D 3.0 025701 M 8ei Per spec ttv e22：14 18 sal Jun 07 2006SurfaceM 啣ac ■ O OOOe. 000Velocityf/ ac im im - 4.906e 007Lines ty e图4网格剖分图图5速度矢量图FLAC3D 3.00 Step 2570i Mo<3e< Perspective 22：l7：l7SalJun07 200er L A u u n.uu$top 2S701 M odd Per spectrv e 222036SalJ un 07 2038Cemer: Rotation:XrS OOOe-OOl X： 0.000Y： 1.0004000 Y： 0.000Z： 30006.001 Z： 0830«： 2.77564002 Mag. 1。
群锚对岩质边坡稳定性影响的数值模拟研究
全加 固措施 ， 边坡 岩体 经过 开挖 卸载后 ， 表层 失衡 的 自重应力 场通 过 群 锚 作用 得 到 适 当恢 复 ， 主要
ｅ ｐ （ Ｊ ０ ） ２ —１ Ｄ３ Ｓ— ｅ ｐ［ Ｇ Ｉ一 ｘ ＥＧｓ 一１ ０ ／ ８ ４ ； ｘ （ Ｓ １ ０ ／ ９ Ｄ） ， 中 ： Ｓ ０ ） （ —３ ］ 其 Ｇ Ｉ为 地 质 强 度 指 标 ； Ｄ
ＶｏＩ ３ ＮＯ ．５ ．２
Ａｐｒ ２ １ ． ０１
群 锚对 岩质 边 坡 稳 定 性影 响 的数 值 模 拟研 究 ＊
郑 筱 彦 夏 元 友
（ 汉理工大学土木工程与建筑学院 武 武汉 ４０７） ３ ０ ０
摘 要 ： 对 李 家 峡 双 滑 面 岩质 边 坡 ， 用 有 限 差 分 软 件 对 预应 力 群 锚 加 固岩 质 边 坡 稳 定 性 进 行 数 针 利 值 模 拟 研 究 ． 预应 力 对 岩 体 应 力 状 态 的改 善 ， 索 预 应 力 随 计 算 时 步 的 变 化 情 况 ， 索 锚 力 以及 从 锚 锚
Ｑ 为 水 泥 浆 与 岩 体 粘 结 程 度 参 数 ．
其中， 通过 对 区域应 力置 零 方 法 的零 模 型 模 拟 开 挖掉 的材 料． 岩质边 坡 体模 拟使 用霍 克一 朗本 构 布
模 型 ， 破 坏 准 则 为 其
ｄ ｌ一 ① ＋ Ｌ （ ／ 。 ６ ）＋ ｓ 。 ］ （） １
第 ３ ５卷 第 ２期
２１ ０ １年 ４月
武汉 理工 大学学 报 （ 通科 学 与工程 版） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ
ｆ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ＆ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｃｅ ｃ Ｔｒ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ）
国内外边坡稳定研究现状
国内外边坡稳定研究现状边坡稳定性是指边坡在外力作用下不发生破坏的能力。
边坡稳定性问题在土木工程中具有重要的理论和实际意义，因为边坡的失稳和破坏不仅会导致巨大的财产损失，还可能对人类的生命财产安全造成严重威胁。
因此，国内外学者一直致力于边坡稳定性的研究与探索，通过对边坡稳定性的分析和改进，为工程实践提供可靠的理论依据。
国内研究现状：国内边坡稳定性研究得到了广泛的重视和发展。
从边坡稳定性分析方法的角度来看，传统的平衡法和有限元法在边坡稳定性研究中得到了广泛的应用。
平衡法以边坡处于平衡状态时的力学平衡条件为基础，通过分析边坡的受力平衡关系来判断其稳定性。
有限元法则以连续介质力学理论为基础，通过建立边坡的数学模型，通过有限元数值分析方法计算出边坡的应力和变形状态，从而判断其稳定性。
此外，还有基于统计分析和最优化设计等方法也被广泛应用于边坡稳定性研究中，以进一步提高分析精度和准确度。
边坡稳定性问题的研究不只侧重于分析方法的改进，还包括地质参数获取、边坡破坏机理研究等方面。
地质参数是边坡稳定性分析的基础，而地质参数的获取是边坡稳定性研究的关键问题。
为了解决这一问题，国内学者通过分析大量试验数据和实际工程资料，通过试验和现场调查等手段，获取了大量地质参数数据，为边坡稳定性研究提供了可靠的数据基础。
此外，边坡破坏机理的研究也是国内边坡稳定性研究的重点之一、通过对边坡破坏现象和载荷作用进行综合分析和研究，提出了不同的边坡破坏模式和机理。
国外研究现状：国外学者在边坡稳定性研究方面也取得了丰硕的成果，尤其是一些边坡稳定性研究较早和较为先进的国家和地区。
在边坡稳定性分析方法方面，国外学者不仅采用了传统的平衡法和有限元法，还提出了一些新的分析方法。
比如，应用了具有较好适应性和预测性能的支持向量机、遗传算法等机器学习和优化方法。
这些新方法在研究中得到了广泛应用，并取得了一定的效果。
此外，国外学者在边坡稳定性研究中也注重考虑非线性和动力因素。
高边坡稳定性分析及治理措施
高边坡稳定性分析及治理措施高边坡稳定性分析及治理措施一、引言高边坡是指在岩土工程中，高度大于一定标准的边坡，常见于公路、铁路、水利工程等建设中。
由于其具有高度、坡度大的特点，高边坡的稳定性成为工程设计和施工中的重要问题。
本文旨在分析高边坡的稳定性问题，并提出相应的治理措施。
二、高边坡的稳定性分析高边坡的稳定性受到多种因素的影响，包括地质条件、坡度、水文条件、工程质量等。
其中，地质条件是最为重要的因素之一。
地质条件包括地层类型、地下水位、地面草被情况等。
不同地质条件下，边坡的稳定性差异较大。
在分析高边坡的稳定性时，常用的方法有剖面法、稳定性分析法和数值模拟法。
剖面法是指在边坡上选择代表性剖面，通过测量地质力学参数、坡度等参数，计算出边坡的稳定性指标。
稳定性分析法是指采用公式或计算软件计算边坡的稳定性指标，以判断边坡的稳定性。
数值模拟法是指通过建立数值模型，模拟边坡的力学行为，从而分析边坡的稳定性。
三、高边坡的治理措施为保证高边坡的稳定性，需要采取相应的治理措施。
常见的高边坡治理措施包括加固措施和排水措施。
1. 加固措施（1）表层绿化：通过种植护坡植被，形成坡面的保护层，提高坡面的抗冲刷能力。
（2）土工合成材料加固：利用土工合成材料如土工格栅、土工布等，将边坡与面层土体连接起来，增加边坡的整体稳定性。
（3）挡土墙：在边坡上设置挡土墙，以增加边坡的抗滑能力。
挡土墙可以采用重力式挡土墙、抗滑桩-桩墙挡土墙等形式。
2. 排水措施高边坡的稳定性常受降雨等水文条件的影响。
为了减少水分对边坡稳定性的影响，应采取有效的排水措施。
（1）排水沟：在边坡的高处或坡底开挖排水沟，引导坡顶和坡底的积水，减少对边坡产生的影响。
（2）排水管道：在边坡内设置排水管道，将地下水引导到合适的位置，在降低边坡的渗透压力的同时，提高边坡的稳定性。
（3）防渗墙：在边坡内设置防渗墙，以阻止地下水向边坡渗透，减少边坡的水分含量，提高边坡的稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
总第２９９期 ２０１４年第９期 计算机与数字工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．９
１５９５
数值模拟在边坡稳定性评价中的应用研究 石甜孔建益王兴东 （武汉科技大学机械自动化学院武汉４３００８１）
摘要边坡稳定性评价是一个难题，关键难点在于没有准确的稳定性评价方法，传统的条分法、极限分析法、滑移线 法等都存在很大的局限性，计算准确性与真实值也都存在一定的误差，而且都没有考虑应力应变所带来的影响。数值模拟 的出现改善了这一现状，它融人了本构关系能够消除应力应变所带来的影响，最难得的是通过计算出的滑移面能够为监测 设备的合理布放提供准确依据，这也是滑坡预警的前提，实际意义重大，而且它本身可以模拟边坡加载、卸载的全过程，可通 过严格的应力、应变分析求解边坡的极限荷载。通过具体工程实践表明数值模拟在边坡稳定性评价中计算准确应用合理， 能够直观地得到滑体的滑移破坏面以及应变和应力图等。 关键词稳定性；模拟；应力；应变 中图分类号ＴＰ３１９ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２—９７２２．２０１４．０９．０１３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ ｌｏｐｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ＳＨＩ Ｔｉａｎ ＫＯＮＧ Ｊｉａｎｙｉ ＷＡＮＧ Ｘｉｎｇｄｏｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００８１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｎｏ ａｃｃｕｒａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ａ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｏｍｅ ｂｉｇ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ１ ｒｕｌｅ ｏｆ ｔｈｉｒｄｓ，ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｌｉｐ ｌｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａ１ ｖａｌｕｅ ａｌｓｏ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｅｒｒｏｒ，ａｎｄ ｄｏ ｎｏｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ．Ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｉｓ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｉｓ ａｄｄｅｄ ｔＯ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ，ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｌａｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｌｉｐ ｐｌａｎｅ．Ｔｈｉｓ ｉｓ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｗａｒｎｉｎｇ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．Ｉｔ ｉｔｓｅｌｆ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔＯ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａ— ｄｉｎｇ ｏｆ ｓｌｏｐｅ，ａｎｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｉｇｏｒｏｕｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔａ— ｂｉｌｉｔｙ．Ｓｌｉｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｉｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ，ｅｔｃ ｃａｎ ｂｅ ｇｅｔ ｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｓｓ，ｓｔｒａｉｎ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＰ３】９
１ 引言 边坡工程中边坡岩体在地震力、重力、构造 力以及其他应力的长期作用下会产生下滑趋势 ， 实际边坡工程中这种趋势会受到边坡岩体本身抗 拉破坏和抗剪切破坏的阻抗［ ，在边坡变形破坏过 程中岩体本身的阻抗小于破坏力时边坡就会发生 加速滑坡，最终导致地质灾害的发生。由于岩体具 有不确定的复杂的力学特征，而仅仅依靠传统的计 算方法与实际结果偏差较大不能准确地评价边坡 稳定性，没有融入应力应变的影响因素。对边坡稳 定性分析评价应用数值模拟的方法可揭示滑坡机
收稿日期：２０１４年３月１７日，修回日期：２０１４年４月２１日 基金项目：国家十二五项目（编号：２０１１ＢＡＢ０５Ｂ０２）资助。 作者简介：石甜，女，硕士研究生，研究方向：机械电子工程。孔建益，男，教授，研究方向：智能设计与控制。王兴东，
男，教授，研究方向：机电系统计算机建模及仿真。 ２０１４年第９期 计算机与数字工程 １６２７ 网络出版，２０１１：６－１０． ＺＨＡＮ Ｙａｎｆａ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｖｅ— ｈｉｃｌｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］． Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１ １：６－１０． ［２１刘卓．基于ＧＩＳ的城市路网中路径优化方法研究［Ｄ］． 哈尔滨：哈尔滨工程大学硕士学位论文，２００６：２６—２７． ＬＩＵ Ｚｈｕｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｒｏｕｔｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ Ｒｏａｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ Ｕｒｂａｎ ｂａｓｅｄ ＯＤ ＧＩＳ［Ｄ］．Ｍａｓｔｅｒ Ｄｉｓ— ｓｅｒｔａｔｉｏｒ￣Ｈａｒｂｉｎ：Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２００６：２６－２７． ［３］王海梅．基于ＧＩＳ的最优路径算法研究与实现［Ｄ］．南
京：南京理工大学，２０１０：ｌｌ一１６． ＷＡＮＧ Ｈａｉｍｅｉ．Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＩＳ－ｂａｓｅｄ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｐａｔｈ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ［Ｊ］．Ｎａｎｊｉｎｇ：Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉ— ｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０：１ １－１６． ［４］项阳，顾其威．一种新的基于Ａ算法的分布式关系数据 库查询优化口］．计算机工程与应用，２００２：１９６—１９９． ＸＩＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＧＵ Ｑｉｗｅｉ．Ａ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｌａ— ｔｉｏｎａｌ—ｄａｔａｂａｓｅ Ｑｕｅｒｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔｒａｔｅｇｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎｓ，２００２：１９８－１９９． ［５］王思臣，于潞，刘水，等．分支界定算法及其在特征选择 中的应用研究［Ｊ］．现代电子技术，２００８：１４２—１４４． ＷＡＮＧ Ｓｉｃｈｅｎ，ＹＵ Ｌｕ，ＬＩＵ Ｓｈｕｉ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｂｒａｎｃｈ＆Ｂｏｕｎｄ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２００８： １４２—１４４． ［６］田明星．路径规划在车辆导航系统中的应用研究［Ｄ］． 北京：北京交通大学硕士学位论文，２００９：２７—３１． ＴＩＡＮ Ｍｉｎｇｘｉｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐａｔｈ Ｐｌａｎ— ｎｉｎｇ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６：２６－２７． ［７］陈杏环．遗传算法和相关反馈在查询优化中的应［Ｄ］． 重庆：重庆大学，２００７：１７—２８． ＣＨＥＮ Ｘｉｎｇｈｕａ￣Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＡ ａｎｄ Ｒｅｌｅ— ｖａｎｃｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｎ Ｑｕｅｒｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ： Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７：１７—２８． ［８］傅颖勋．遗传算法的研究与改进［Ｄ］．北京：北京邮电大 学，２０１０：１３—１４． ＦＵ Ｙｉｎｇｘｕｎ．Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１０：１３—１４． ［９］崔振兴，顾志华．基于Ａ＊算法的游戏地图最短路径搜 索［Ｊ］．软件导刊，２００７：１４５—１４７． ＣＵＩ Ｚｈｅｎｘｉｎｇ，ＧＵ Ｚｈｉｈｕａ．Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈｓ Ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｉｎ Ｇａｍｅ Ｍａｐ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａ＊Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｇｕｉｄｅ，２００７：１４５—１４７． ［１Ｏ］周巍．Ａｎｄｒｏｉｄ平台下基于ＳＱＬｉｔｅ数据库的手机游戏 设计与研究［Ｄ］．昆明：昆明理工大学，２０１２：２３—２５． ＺＨＯＵ Ｗｅｉ．Ｍｏｂｉｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＳＱＬｉｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ ｉｎ Ａｎｄｒｏｉｄ ＰｌａｔｆｏｒｌＴｌ ｒ Ｄ］． Ｋｕｎｍｉｎｇ．Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ，２０１２：２３—２５． ［１１，ｌ牛理想，扈晓利，王高平．基于遗传算法寻优的ＰＩＤ控 制及ＭＡＴＬＡＢ仿真［Ｊ］．电子质量，２００８：７－９． ＮＩＵ Ｌｉｍａｎｇ，ＨＵ Ｘｉａｏｌｉ，ＷＡＮＧ Ｇａｏｐｉｎｇ．Ｏｐｔｉｍａｌ ＰＩＤ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ＭＡＴＬＡＢ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｅ— ｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｑｕａｌｉｔｙ，２００８：７－９．