基于無網(wǎng)格方法的節(jié)理巖體邊坡穩(wěn)定性分析研究.pdf

1、本文將無網(wǎng)格伽遼金法(EFG)應用到節(jié)理巖體邊坡穩(wěn)定性分析中，研究了節(jié)理裂隙的存在和分布對邊坡整體穩(wěn)定性的影響。 首先，對巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法做了比較系統(tǒng)的總結(jié)，并指出各種方法存在的問題；對節(jié)理巖體的無網(wǎng)格分析理論和斷裂力學算法進行了研究，并提出使用無網(wǎng)格-圖論搜索法進行巖體邊坡穩(wěn)定評價。采用C++語言對本文內(nèi)容進行了程序?qū)崿F(xiàn)，并使用程序計算了含單一及多組節(jié)理、貫通及非貫通節(jié)理等不同節(jié)理組合的巖體邊坡，討論了節(jié)理裂隙的貫通率、

2、組合和分布情況對巖體邊坡失穩(wěn)模式的影響。 使用無網(wǎng)格法分析節(jié)理巖體邊坡可得到潛在滑移范圍，但還不能直接提供工程界普遍接受的安全系數(shù)。使用無網(wǎng)格一圖論搜索法評價邊坡整體穩(wěn)定性，一方面不僅可以檢驗本方法及程序的正確性(是否與無網(wǎng)格法位移場和應力場所得的滑動范圍相符合)，另一方面可以得到工程界普遍接受和關心的整體安全系數(shù)。以往的工程界經(jīng)驗做法是直接選取巖體邊坡主要控制結(jié)構(gòu)面進行穩(wěn)定性驗算，一般在結(jié)構(gòu)面分布較為單一的情況下能得到和實際相

3、吻合的結(jié)果。但對于存在多組非貫通節(jié)理組合情況，單憑工程類比難以直接判斷控制結(jié)構(gòu)面組合情況，而使用折線滑動面搜索方法和圖論搜索方法能夠自動尋找到最危險滑動面組合。 最后，對巖體邊坡穩(wěn)定性分析中幾個關鍵的問題進行了分析說明，并對進一步的工作進行了展望。 具體工作可歸納為如下幾方面： 1．從解析方法、數(shù)值分析方法兩大類歸納了現(xiàn)有巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法。解析方法包括極限平衡法和塑性極限分析法兩個子類，數(shù)值分析方法包括連續(xù)

4、及非連續(xù)分析方法兩個子類?？偨Y(jié)并對比了各類方法的優(yōu)缺點及解答的上、下限聯(lián)系。 2．對現(xiàn)有節(jié)理巖體分析方法進展做了介紹，著重介紹了采用有限元法和無網(wǎng)格法模擬節(jié)理巖體的計算方法、節(jié)理裂隙的斷裂力學模擬和節(jié)理面的閉合摩擦規(guī)律。 3．介紹了巖體邊坡無網(wǎng)格分析方法及實現(xiàn)技術。討論了節(jié)理結(jié)點布置方案及裂尖結(jié)點加密的算法及程序，采用可視準則的形函數(shù)計算，圍線積分法計算復合型裂紋裂尖強度因子K<,Ⅰ> K<,Ⅱ>的算法。將圓弧、折線滑動

5、接搜索法和圖論搜索法引入到巖體邊坡穩(wěn)定性分析以期得出整體穩(wěn)定性系數(shù)；結(jié)合無網(wǎng)格法特點對圖論構(gòu)圖方法進行了說明。 4．計算分析了含單一及多組節(jié)理、貫通及非貫通節(jié)理不同組合時巖體邊坡的失穩(wěn)規(guī)律，論述了節(jié)理存在分布對巖體邊坡穩(wěn)定性的影響。 5．采用C++程序設計語言，編制使用無網(wǎng)格方法分析節(jié)理巖體邊坡的程序。程序?qū)崿F(xiàn)的關鍵技術和算法如下： (1)沿裂隙結(jié)點布置及裂尖結(jié)點加密的算法及程序。 (2)采用可視準則的形