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(yīng)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(xué)算法進(jìn)行了研究，并提出使用無網(wǎng)格-圖論搜索法進(jìn)行巖體邊坡穩(wěn)定評價(jià)。采用C++語言對本文內(nèi)容進(jìn)行了程序?qū)崿F(xiàn)，并使用程序計(jì)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(jià)邊坡整體穩(wěn)定性，一方面不僅可以檢驗(yàn)本方法及程序的正確性(是否與無網(wǎng)格法位移場和應(yīng)力場所得的滑動(dòng)范圍相符合)，另一方面可以得到工程界普遍接受和關(guān)心的整體安全系數(shù)。以往的工程界經(jīng)驗(yàn)做法是直接選取巖體邊坡主要控制結(jié)構(gòu)面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，一般在結(jié)構(gòu)面分布較為單一的情況下能得到和實(shí)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(dòng)面搜索方法和圖論搜索方法能夠自動(dòng)尋找到最危險(xiǎn)滑動(dòng)面組合。 最后，對巖體邊坡穩(wěn)定性分析中幾個(gè)關(guān)鍵的問題進(jìn)行了分析說明，并對進(jìn)一步的工作進(jìn)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(gè)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(gè)子類?？偨Y(jié)并對比了各類方法的優(yōu)缺點(diǎn)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(jìn)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(jì)算方法、節(jié)理裂隙的斷裂力學(xué)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(shí)現(xiàn)技術(shù)。討論了節(jié)理結(jié)點(diǎn)布置方案及裂尖結(jié)點(diǎn)加密的算法及程序，采用可視準(zhǔn)則的形函數(shù)計(jì)算，圍線積分法計(jì)算復(fù)合型裂紋裂尖強(qiáng)度因子K<,Ⅰ> K<,Ⅱ>的算法。將圓弧、折線滑動(dòng)

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(diǎn)對圖論構(gòu)圖方法進(jìn)行了說明。 4．計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)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(guān)鍵技術(shù)和算法如下： (1)沿裂隙結(jié)點(diǎn)布置及裂尖結(jié)點(diǎn)加密的算法及程序。 (2)采用可視準(zhǔn)則的形