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不少土质高边坡破坏形式为牵引式:破坏开始于坡脚,其上方浅层坡体随之开始滑动,逐级向坡顶延续,最终导致整个坡体的破坏。对于牵引式破坏过程进行连续模拟与分析目前尚不成熟。因为位于坡脚的滑动面往往较小,传统的边坡稳定分析方法容易漏掉此类滑动面,找到的是趋向于整坡体破坏的较大较深的滑动面。
为有效分析牵引式滑坡,进行了以下研究:探索极限平衡条分法的全面搜索最危险滑弧的方法;运用该搜索方法分级计算,模拟整个破坏过程;运用强度折减的弹塑性有限元与上述模拟过程进行类比;并以锦江水库左坝头边坡为例进行计算。
1、运用极限平衡的条分法计算和模拟牵引式破坏过程的研究
(1)提出全面搜索最危险滑弧的方法:利用出口点、滑弧弧高作为控制因素,从坡脚面向坡顶面全面搜索可能存在的危险滑弧面,能寻找到潜在的最危险滑动面。
(2)提出下滑坡块体滑动-止滑的力平衡假设条件:坡块体下滑,滑动面粘聚力为0,内摩擦角不折减,坡块体在抗滑力与下滑力达到平衡的位置停止运动,成为新的坡面荷载。在此假设条件下,依次进一步搜索新的最危险滑弧,确定新的下滑坡块体并转换成坡面荷载,直至边坡整体的最小安全系数大于1,实现对牵引式破坏过程的模拟。
2、运用强度折减的弹塑性有限元方法,采用三种失稳判据分别判断坡体破坏的贯通区域,模拟了牵引式破坏过程,并与极限平衡法的模拟过程进行比较。
3、以锦江水库左坝头边坡为研究背景,运用极限平衡条分法和强度折减的弹塑性有限元分析方法,分别进行计算和分析。两种计算结果均与实际情况相近,说明模拟方法是合理的。
通过上述研究,得出结论:本文主体部分介绍的模拟和分析牵引式破坏过程的方法是正确且符合实际情况的。此方法通过全面搜索可能存在的危险滑弧,能找到全局实际存在的最危险滑动面,并能对逐级破坏过程进行有效模拟。正因为其全面搜索的特性,对于首先发生大而深的滑坡的高边坡同样适应。因此,此方法是一种有效的边坡稳定分析方法,尤其适用于牵引式滑坡的模拟与分析。