非连续变形分析方法及其在边坡加固工程中的应用

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边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。 岩质边坡的倾倒或土质边坡的滑移都给人们的正常生活及生命财产安全造成巨大的威胁。因此,边坡加固问题成为工程领域的一个重要课题。随着数学方法的发展和计算机技术的进步,许多数值计算方法在边坡稳定性分析及加固方法的研究中得到了广泛的应用。非连续变形分析方法(DDA)能够反映岩体的不连续性,既具有有限元理论基础的严密性,又具有离散元法可计算块体大位移的特点,因此在分析不连续体的大变形、大位移的问题中显示了其优越性。本文旨在用DDA 方法来模拟边坡的加固效果,可为实际工程提供一些参考。 本文首先阐述了非连续变形分析方法(DDA)的基本理论,在其基础上推导了二维非连续变形分析方法中锚杆的简化模型,并对现有二维DDA 程序进行了改进,以使这种数值方法可以模拟锚杆对边坡的加固效果。文章编制了三个算例对程序进行了考察,从计算后的块体形态及加固前后块体位移值的比较来看,程序可以正确模拟锚杆对不稳定块体的加固效果。 本文以链子崖危岩体为例,对其在防治前和防治后的变形及运动趋势用DDA 方法进行了模拟。得出了危岩体在防治前后各个不稳定块体的一系列位移趋势图。结果显示链子崖危岩体山体变形与煤层采空区及T11 裂缝的构造有着直接联系,得出了在自重作用下山体的下沉、滑移等运动趋势及各裂缝、软弱层间岩体的变形特征,并得到了与相应监测资料基本相符的结论。针对链子崖危岩体的防治措施,重点考虑了承重阻滑措施及“五万方”危岩体的锚固,并用本文建立的一维锚杆单元模型进行了模拟,结果显示被锚固的不稳定岩体表现出了变形的一致性,未锚固的岩体,变形依然很活跃,但整个危岩体主体趋于稳定。这一系列模拟结果说明了DDA 方法在处理节理岩体变形时的优越性,以及本文的一维锚杆单元模型和所编制的程序的正确性。 最后本文用DDA 方法对巴东县西壤坡边坡和姊归县千将坪滑坡的变形破坏过程进行了模拟。通过对防治措施的模拟,充分说明了抗滑桩对边坡加固的有效性。模拟结果也进一步说明了DDA 方法在模拟边坡加固时的可行性,其模拟结果可以为工程设计提供参考。
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