【摘要】：為了研究雨水反復浸蝕作用對邊坡穩(wěn)定性的影響,根據(jù)不同強度的降雨,對邊坡臺階和坡面進行雨水浸潤范圍的劃分,利用ABAQUS有限元軟件并采用更有效的參數(shù)折減方式對雨水的反復浸蝕作用進行模擬。結果顯示:采用經過調整的參數(shù)折減方式使得內摩擦角的折減路徑更貼近反正切函數(shù)曲線;在劃分邊坡浸潤區(qū)后,經過強度折減,邊坡主要沿著坡面浸潤區(qū)發(fā)生破壞。雖然邊坡內部大多都在強度范圍之內,但邊坡的安全系數(shù)逐步越低;隨著邊坡浸潤區(qū)范圍的擴大,坡腳處的塑性區(qū)域逐漸減小,邊坡也從整體失穩(wěn)破壞過渡到局部浸潤區(qū)產生滑移體,不會再產生傳統(tǒng)的塑性貫通區(qū)。
【圖文】：

的判定。目前有3種比較認可的邊坡失穩(wěn)判據(jù):邊坡是否產生塑性貫通區(qū);數(shù)值計算是否可以進行下去即計算的收斂性;特征部位的位移發(fā)生突變。本研究以特征部位位移的突變性作為失穩(wěn)判據(jù)，同時結合以塑性區(qū)是否貫通和計算收不收斂作為該判據(jù)的補充并且結合ABAQUS運行的檢測。2.2建模與研究方法(1)從研山邊坡勘查報告上獲知，邊坡上部第四系土層階段坡面角設為32°時，第四系邊坡抗滑安全系數(shù)均大于1.30，滿足要求。本研究主要通過劃分雨水浸潤區(qū)研究雨水對邊坡穩(wěn)定性的影響，仍然將模型的階段坡面角設為32°，幾何尺寸如圖1(a)所示。圖1邊坡計算模型Fig．1Calculationmodelofslope(2)針對降雨對邊坡的不同浸潤程度，將邊坡坡面的浸潤深度分別劃分為0.4、0.8、1m，臺階的浸潤深度要大于坡面浸潤深度的3倍，如圖1(b)所示。(3)最下一臺階定義為基巖段，上部定義為土層段，整體加載天然容重，浸潤區(qū)加載飽和容重進行力的模擬，邊界條件制約模型下邊界水平、垂直方向的位移和模型左右邊界的水平位移。(4)根據(jù)所選取的邊坡失穩(wěn)判據(jù)，對邊坡坡面的浸潤深度為0、0.4、0.8、1m的4種工況進行數(shù)值模擬時，采用理想的彈塑性模型，和M－C屈服準則，計算時首先施加重力載荷獲得初始應力狀態(tài)，然后在折減步定義土體強度參數(shù)的折減。2.3土體強度參數(shù)的選取對現(xiàn)場取來的土進行土工試驗，主要是采用固結快剪的方法進行土的直接剪切試驗。為了模擬土層在邊坡開挖暴露后，經過數(shù)次降雨飽和與干燥飽和后的抗剪強度變化情況，即雨水的反復浸蝕作用對強度參數(shù)的影響，分別進行了自然狀態(tài)下的土樣試驗與飽和干燥再飽和5次、10次后的土樣試驗，得到粉土在3種不同工況下的內摩擦角和黏聚力。粉土在經過飽和干燥再飽和10次后，材料強度折減過大，表明高

圖2不同坡面浸潤深度的邊坡塑性區(qū)Fig．2Plasticzoneofslopeswithdifferentdepthofinfiltration圖3不同坡面浸潤深度的邊坡位移增量Fig．3Slopedisplacementincrementofdifferentslopeinfiltrationdepth從圖3(b)可以看出邊坡雨水浸潤深度為0.4m的時候所產生的位移增量貫通區(qū)與圖3(a)基本一樣，表明邊坡仍具有整體失穩(wěn)的趨勢，當邊坡坡面雨水浸潤深度為0.8m時，，位移增量貫通區(qū)變得非常模糊，而在雨水浸潤深度為1m的時候，已經看不到位移增量貫通區(qū)，2計算步之間產生的最大位移出現(xiàn)在邊坡坡面浸潤區(qū)，表明邊坡從整體失穩(wěn)破壞逐步過渡到局部浸潤區(qū)產生滑移體，不會再產生傳統(tǒng)的塑性貫通區(qū)。由于邊坡局部浸潤區(qū)產生了滑移體，造成邊坡安全系數(shù)降低，這與圖2得出的結果一致。選取邊坡左上角頂點得到邊坡坡面浸潤深度為0、0.4、0.8、1m時位移時步曲線如圖4所示。圖4顯示了邊坡左上角點的位移時步曲線，從圖4可以看出不同坡面浸潤深度的邊坡都出現(xiàn)了不同位移拐點，即邊坡出現(xiàn)了突然的大變形，對比邊坡失穩(wěn)的幾種判據(jù)并結合本研究數(shù)值的計算過程，本研究選取位移突然發(fā)生變化作為邊坡失穩(wěn)的判據(jù)，將對應的時步代入公式(7)得到安全系數(shù)如表2所示。·145·馬文成等:雨水反復浸蝕對露天礦邊坡穩(wěn)定性影響分析2017年第4期

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本文編號：2580903