• ISSN 0258-2724
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基于空间效应的弃渣场边坡稳定性方法探讨

孙朝燚 陈从新 郑允 鲁祖德 邓洋洋

孙朝燚, 陈从新, 郑允, 鲁祖德, 邓洋洋. 基于空间效应的弃渣场边坡稳定性方法探讨[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 97-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607
引用本文: 孙朝燚, 陈从新, 郑允, 鲁祖德, 邓洋洋. 基于空间效应的弃渣场边坡稳定性方法探讨[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 97-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607
SUN Chaoyi, CHEN Congxin, ZHENG Yun, LU Zude, DENG Yangyang. Discussion on Slope Stability Analysis Method of Abandoned Dreg Site Based on Spatial Effect[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 97-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607
Citation: SUN Chaoyi, CHEN Congxin, ZHENG Yun, LU Zude, DENG Yangyang. Discussion on Slope Stability Analysis Method of Abandoned Dreg Site Based on Spatial Effect[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 97-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607

基于空间效应的弃渣场边坡稳定性方法探讨

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607
基金项目: 国家自然科学基金面上资助项目(11472293);国家自然科学基金青年基金资助项目(11602284)
详细信息
    作者简介:

    孙朝燚(1992—),男,博士研究生,研究方向为边坡稳定性,电话:13628608480,E-mail: chaoyisun@126.com

  • 中图分类号: V221.3

Discussion on Slope Stability Analysis Method of Abandoned Dreg Site Based on Spatial Effect

  • 摘要: 弃渣场常见于基础设施的建设过程中,影响其边坡稳定的因素众多,其中坡面凹凸形态、滑体端部效应以及坡体走向等空间效应因素对边坡稳定性的影响尤为显著. 为了研究坡体走向对边坡稳定性的影响,针对走向为折线形(弃渣场上下区域走向存在夹角)的某核电厂弃渣场,探讨了其边坡稳定性分析方法. 通过现场地质调查和区域划分,借助ANSYS建立三维模型,利用FLAC3D强度折减法分析稳定性和潜在破坏机制,以此研究弃渣场走向夹角对其潜在破坏机制的影响,最后提出考虑走向夹角因素的不平衡推力法,并展开走向夹角和边坡倾角对弃渣场边坡稳定性影响的分析. 研究结果表明:走向夹角影响弃渣场边坡应力场的分布形式和力的传递能力,走向夹角越大其稳定性越好,走向夹角超过60° 时边坡安全系数明显提高;坡顶区域倾角越大,坡脚区域倾角越小时,其安全系数提升幅度随走向夹角的增大而显著提高. 研究成果可为类似折线形走向边坡的稳定性分析和治理设计提供参考.

     

  • 图 1  弃渣场概貌

    Figure 1.  General picture of abandoned dreg site

    图 2  弃渣场FLAC3D模型

    Figure 2.  FLAC3D model of abandoned dreg site

    图 3  弃渣场强度折减计算结果

    Figure 3.  Calculation results of abandoned dreg site using SRM

    图 4  强度折减大主应力云图

    Figure 4.  Contour plot of major principal stress using SRM

    图 5  各剖面剪应变增量云图

    Figure 5.  Contour plot of shear strain increment for each section

    图 6  弃渣体受力示意

    Figure 6.  Force diagram of abandoned dreg body

    图 7  条块受力示意

    Figure 7.  Force diagram of slice

    图 8  不同走向夹角的边坡数值模型

    Figure 8.  Slope numerical models for different angle of slope strike

    图 9  不同走向夹角的边坡数值模型

    Figure 9.  Slope numerical models for different angle of slope strike

    表  1  计算所采用的材料参数

    Table  1.   Material parameters used in analysis

    岩(土)层 密度/(kg•m–3 弹性模量/MPa 泊松比 抗拉强度/MPa 粘聚力/kPa 内摩擦角/(°)
    弃渣土 2 000 9.82 0.30 0.01 5 26.0
    粉质黏土 1 950 8.58 0.35 0.02 48 12.5
    中风化花岗岩 2 500 11 000.00 0.25 1.50 700 39.0
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    表  2  滑体分区及其受力状态

    Table  2.   Region division and stress states of sliding mass

    弃渣场
    区域
    面积
    /m2
    长度
    /m
    重力
    /kN
    下滑力
    /kN
    抗滑力
    /kN
    ①号条块 250.5 36 5 010.6 1 381.1 1 202.9
    ②号条块 197.1 43 3 941.6 1 086.5 2 035.0
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    表  3  不同走向夹角的剩余下滑力和安全系数

    Table  3.   Residual sliding force and safety factor of different angle of strike

    走向夹
    角/(°)
    ${E_{12}}$/kN ${E_{12}}$降低
    幅度/%
    ${F_{\rm s}}$ ${F_{\rm s}}$提升
    幅度/%
    0 443.18 0 1.33 0
    28 409.53 7.6 1.36 2.2
    60 273.59 38.3 1.50 12.5
    90 0 100.0 1.87 40.8
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    表  4  数值分析所采用的材料参数

    Table  4.   Material parameters used in numerical analysis

    材料 密度
    /(kg•m–3
    弹性模
    量/MPa
    泊松比 抗拉强
    度/MPa
    粘聚力
    /kPa
    内摩擦
    角/(° )
    上部
    弃渣
    2 000 9.82 0.30 0.01 5 20
    下部
    弃渣
    2 000 9.82 0.30 0.02 8 25
    中风化
    花岗岩
    2 500 11 000.00 0.25 1.50 700 39
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    表  5  数值模拟和理论计算的比较

    Table  5.   Comparison of numerical simulation and theoretical calculation

    走向夹角
    /(° )
    数值模拟
    安全系数
    理论计算
    安全系数
    误差
    /%
    0 1.30 1.38 5.80
    30 1.31 1.39 5.76
    60 1.32 1.43 7.69
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-09
  • 修回日期:  2018-04-25
  • 网络出版日期:  2018-12-23
  • 刊出日期:  2019-02-01

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