岩质生态修复边坡稳定影响因素敏感性分析
来源:飒榕旅游知识分享网
・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