岩质生态修复边坡稳定影响因素敏感性分析

・４８・　第３７卷第１期　２　０　１　１年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏｌ＿３７　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．　２Ｏ１ｌ　・岩土工程・地基基ｒａ，ｑｌ　文章编号：１００９—６８２５（２０１　１）Ｏｌ一００４８—０２　岩质生态修复边坡稳定影响因素敏感性分析　蔡显杨许文年　摘　要：借助ＡＮＳＹＳ有限元软件，对影响生态修复边坡稳定性的一些因素进行了分析，得出了影响生态修复边坡稳定性　的主要因素和次要因素，为生态修复边坡稳定性研究提供了一定的指导。　关键词：正交试验，有限元，稳定性，生态修复　中图分类号：ＴＵ４５７　文献标识码：Ａ　随着人们环保意识的增强，边坡生态修复已经越来越受到重　模量和泊松比，其他为变量，如表１所示。　视。目前关于生态修复的研究主要集中在物种选择与培育、生态　基材配方及施工技术与设备的改进等方面，而对生态修复边坡稳　定性研究相对较少。生态修复边坡稳定性分析包括基材的稳定　性和原边坡的稳定性两个方面，因一般生态修复是在原边坡稳定　的前提下进行的，因此选取了基材厚度Ｄ、基材粘聚力Ｃ、基材内　摩擦角　边坡高度日、边坡坡角ｏ／以及基材密度Ｐ作为影响生态　图１边坡计算模型（单位：ｎ１）　修复边坡稳定性的因素。　表１　边坡初始强度取值表　参数　岩体　基材　１　边坡有限元模拟　１．１　本构模型　岩体和基材层均采用连续介质材料处理，基材和岩体的接触　弹性模量　Ｅ　Ｐａ　泊松比　Ｕ　密度　ｐ／ｋｇ・Ｉｌｌ一　粘聚力　ｃ，ｋＰａ　内摩擦角　／（。）　８　８７×１０９　１．５×１０８　０．２　Ｏ．２８　２　６５０　２　４５０　４７　面按共节点的方法处理且模型按平面应变计算。岩体和基材均　２影响因素综合分析　按照前面所选的影响因素，可设计的实验因素为６个，每个　采用四节点Ｐｌａｎｅ４２实体单元。材料的本构关系为理想弹塑性模　型，屈服准则采用ＡＮＳＹＳ自带的Ｄｒｕｃｋｅｒ—Ｐｒａｇｅｒ准则。计算模型　因素设置３个水平（各因素水平如表２所示）。假设各因素之间　则３水平６因素至少得做ｌ３次试验，按照文献［４］　中只考虑自重作用，模型的左右边界和底面边界均视为法向约束　无交互作用，边界，且底面视为不透水层。　可选取Ｌ。　（３　），正交实验见表３。　表２影响因素和水平　因素　基材厚度　基材粘聚　基材内摩擦　边坡角　坡高Ｈ　基材密度　Ｄ／ｃｍ　力Ｃ／ｋＰａ　角　／（。）　度ｏ１（。）　ｐ，ｋｇ－ｍ　３　水平１　水平２　水平３　１．２有限元强度折减理论　建立在强度折减有限元分析　基础上的边坡稳定分析的基　本原理是将边坡材料（基材和岩体）强度参数粘聚力ｃ和内摩擦　角　同时除以一个折减系数Ｆ，得到一组新的粘聚力ｃ　和内摩擦　角　，即：Ｃ　Ｃ／Ｆ，ｔａ“　ｔａｎ￣ｏ／Ｆ。然后作为一组新的材料参数　输入，再进行试算，直至边坡过渡到临界稳定状态，发生剪切破　坏，同时可得到临界滑动面所在的塑性区，此时对应的折减系数Ｆ　因素　实验ｌ　ｌＯ　２０　３０　３０　３５　４０　２０　２５　３０　４５　６０　７５　ｌ０　２０　３０　ｌ　２００　１　３５０　ｌ　５００　表３正交实验方案与结果　Ｄ　１　Ｃ　ｌ　１　ｌ　Ｈ　】　ｐ　ｌ　ｌ　边坡安全系数　ｌ３．４８　就是边坡的安全系数。其实质就是边坡所具有的安全储备系数。　计算时判定边坡是否处于临界状态时主要有以下几个准则：　１）有限元迭代计算不收敛；２）塑性应变贯通整个坡体；３）坡顶位　实验２　实验３　实验４　实验５　实验６　实验７　实验８　１　ｌ　２　２　２　３　３　２　３　ｌ　２　３　ｌ　２　２　３　ｌ　２　３　２　３　２　３　２　３　ｌ　ｌ　２　２　３　２　３　ｌ　３　ｌ　２　３　３　ｌ　２　２　３　２　３　３　ｌ　２　３　ｌ　２９．１５　Ｉ８．４８　２４．９５　ｌ５．６６　３９．９９　Ｉ９．６５　ｌ８．９Ｏ　移突变。此三种判定准则具有不同的适用性，在实际运用时应综　合考虑各个判定标准。　１．３模型的建立　一般来说，计算范围选取的越大，计算结果就应该越接近真　实验９　实验１Ｏ　３　１　３　ｌ　ｌ　３　３　３　２　２　ｌ　２　２　ｔ　２６．７９　１８．９７　实值，这是因为在选取的计算范围较小时，由于边界条件的约束，　使得边界附近的计算结果失真，从而会影响边坡的安全系数计算　结果。为此，郑颖人，赵尚毅等　对此进行了详细深入的研究，最　后得出这样的结论：当坡脚到左端边界的距离为坡高的１．５倍，　坡顶到右端边界的距离为坡高的２．５倍，且上下边界总高不低于　２倍坡高时，计算精度最为理想。因此，笔者选取文献［３］所示的　模型（如图１所示）和初始计算岩体参数，基材参数只给出了弹性　收稿日期：２０１０—０９．０７　实验１１　实验ｔ２　ｌ　１　２　３　１　２　３　１　３　１　２　ｌ　２　３　ｌ　３　ｌ　２　３　１９．９８　４５．９７　实验１３　实验１４　实验１５　实验１６　实验１７　实验１８　２　２　２　３　３　３　ｌ　２　３　１　２　３　３　ｌ　２　２　３　ｌ　ｌ　２　３　３　１　２　３　ｌ　２　１　２　３　２　３　１　２　３　１　２０．ｏ０　２９．９０　ｌ９．０８　ｌ８．１０　ｌ８．ｏ０　ｌ９．９０　作者简介：蔡显杨（１９８５．），男，三峡大学土木与建筑学院岩土工程专业硕士研究生，湖北宜昌许文年（１９６０一），男，博士，教授，三峡大学，湖北宜昌４３００２　４４３００２　第３７卷第１期　山　西　建　筑　ＶｏＩ．３７　Ｎｏ．１　２　０　１　１年１月　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｊａｎ．２０１１　・４９・　文章编号：１００９－６８２５（２０１１）０１—００４９－０２　地质灾害调查点预警方法研究　贾少杰　杨梅忠　孟东芳　摘要：对太白县地质灾害调查点进行研究，从调查结果与确定预警分级方面进行了论述，提出了调查与预警结合的方　法，与实际现场调查结果一致，从而解决了灾害调查点预警分级问题。　关键词：灾害调查，致灾性，危害性，预警分级　中图分类号：ＴＵ４１３．６　文献标识码：Ａ　太白县地处秦岭群山之中，植被覆盖较好，但近年来随着当　进行预警分级。　地社会经济的发展，人类工程活动频繁，开山修路、采矿活动及开　１研究区概况　荒种田等，这些严重破坏了自然生态环境，导致边坡失稳，形成泥　陕西省太白县地处东秦岭商丹蛇绿构造混合带西端的次一　石流隐患，加剧了水土流失，进一步诱发各种地质灾害。滑坡、泥　级构造单元秦岭群强变质变形带，北邻斜峪关断陷变形带。断裂　石流及崩塌是太白县最为严重的环境地质问题。其中，滑坡为区　构造活动对区内的地质灾害都有一定的影响　。区内秦岭主脊　内最发育的地质灾害，分布广、数量多、危害大。本次共调查滑坡　横亘县境中部，境内地势起伏，山峰高耸，峰岭陡峭，地质构造复　９４处，其中查处滑坡隐患点１７处。滑坡在各个乡镇都有发育，以　杂，新构造运动活跃，地层褶皱、断裂发育，岩土体工程地质性质　靖口镇、咀头镇尤为突出。按类型分：土质滑坡３５处、碎石土滑　差异大。沿河两岸人类工程经济活动频繁，每年８，９月问阴雨连　坡４９处、岩质滑坡１０处。按规模划分：小型滑坡８０处、中型滑坡　绵，有时连降大雨、暴雨甚至特大暴雨，随之引起滑坡、崩塌、泥石　１３处、大型滑坡１处。在目前的地质灾害调查工作中，地质灾害　流、洪水等突发性灾害，给人民群众的生命财产造成严重损失。　点的规模类型及其威胁对象等在调查中都有详细记录，但对于某　２太自县地质灾害调查点危险性研究　一地质灾害点却未体现这些因素的整体联系，很难应用到灾害预　警中。本文将离散数据通过建立数学模型用一个指标来量化，定　本文将地质灾害危险性定义为地质灾害点可能发生的概率及　义为地质灾害危险性，即地质灾害点可能发生的概率及其发生后　其发生后的人员财产损失；在划分分析其危险性的基础上，对每　一的人员财产损失；在划分分析其危险性的基础上，对每一个灾点　个灾点进行预警分级；在调查结果中选择与防灾预警关系紧密　对表中的实验组合，利用强度折减理论进行数值模拟实验，　３　结语　得出生态修复边坡的安全系数。将各个因素相同水平的实验结　本文根据岩质生态修复边坡的特点，运用强度折减理论和正　果求和，极差是在各水平的求和值中由最大值减去最小值求得。　交试验综合分析法对影响生态修复边坡稳定性的因素进行了敏　极差越大说明此因素的不同水平产生差异就越大，对生态修复边　感性分析，得出边坡高度对生态修复边坡稳定性影响最为敏感。　坡稳定影响越敏感。对表３中的试验结果进行极差分析，如表４　因此，在进行生态修复时应特别注意边坡高度的影响。当然，笔　所示。　者只是简单的分析了一些基本参数对生态修复边坡的影响，希望　表４各参数极差分析表　能为边坡生态修复技术的应用和推广提供一定的参考。　因素　Ｄ　Ｃ　‘Ｄ　ｐ　参考文献：　水平１　１４６．０３　ｌ１５．１５　１２２．２８　１４２．９０　ｌ５６　３４　１４９．９０　［１］　茂　田，武亚军，年延凯．强度折减有限元法中边坡失稳的　水平２　１４９．５８　ｔ３１．５９　１５Ｏ．３３　ｌ５６　１５　１４９．６６　１４４　８４　水平３　１２１．３４　１７Ｏ．２２　１４４．３４　Ｉ１７．７２　１１０　９５　ｌ２２．２１　塑性区判据及其应用［Ｊ］．防灾减灾工程学报，２００３，２３（３）：　极差　２８．２４　３８．６３　２８．０５　３８．４３　４５．３９　５　０６　１．８．　排序　ｄ　２　５　３　】　６　收稿日期：２０１０　０９．１　１　作者简介：贾少杰（１９８６一），男，西安科技大学硕士研究生，陕西西安７１００５４　杨梅忠（１９５６－），男，教授，西安科技大学，陕西西安７１００５４　孟东芳（１９８４一），女，西安科技大学硕士研究生，陕西西安７１００５４