当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

纳界河岩质边坡稳定性数值分析


纳 界 河 岩 质 边 坡 稳 定 性 数 值 分 析 
叶 慧君 
( 浙江省 龙泉市 村镇建 设管理 处 , 浙江龙 泉 3 3 0 ) 270 
【 摘 要】 通过工程地质勘察和 A s 有 限元数值模拟方法 ,   ny s 对纳界河大桥 岩质岸坡进 行稳定性分析 。  

分别在天然状 态和荷载作用下对岩体位移 、 应力

强度进 行分析 , 建议清 除坡 面危岩 落石 , 在施 工开挖过程 中  
对 覆 盖层 边坡 采取 一 定 防护 措 施 。  

【 关键 词】 有限元; 岸坡稳 定性 ; 数值 分析    【 中图分类号 】 U 1. 2 471  
本 文 以 纳 界 河 大桥 岩 质 岸 坡 为 研 究 对 象 , 用 A ss 采 ny 有  限元 法  J对 大 桥岸 坡 在 天 然 状 态 和 荷 载 作 用 下 稳 定 性 进   ,

【 文献标 识码 】 B  
在 进 行 边 坡 岩 体应 力 特 征 的分 析 时 , 要 关 注 的是 桥 基   主

附近岩体的应力状 态 , 因此下面主要从 线路纵剖面 的岩体应 
力状态进行研究。  
2 3 1 天 然 状 态 下  ..
AN S .  O 0 、S I  

行模拟分析 , 从而得到该边坡 的应 力 、 变形 和强度 演化特征 ,  
确 定 强 度 破 坏 的 区域 和 面积 。  

1 工 程 概 况 
纳 界 河 特 大 桥 位 于 清 镇 市 与 织 金 县 交 界 处 大 寨 村 。该  

NO V l72 9    00 NO DAL  ) J丌O N s(LI_   l E=5 ¨M   S1   f AV0  
P e    

区属 贵州高原 的灰 岩 、 白云岩地带 , 蚀 、 溶 侵蚀 现象 比较严 
重 , 之 地 形 起 伏 大 , 流 冲刷 强 烈 , 山 间 深 切 河 谷 地 貌 十  加 河 故

EFACET=1   AV RES m  =M DM X =02I 7l 8  

S MN 一 4 7 + 7 7E0 
S X =l 8Ⅲ   M 7 Z、 =l   DI   369l sI     X F =95   76 YF :一m 3   Z—BUF盹 R 

分发育 。 河谷两侧常形成高陡的绝 壁。纳界河流流 向近 似正 
北 , 面 宽约 10m, 岸 上 部 及 下 部 陡 峭 , 岸 坡 呈 三 阶平   河 0  两 且

台, 坡度 近直立 , 最下一阶即靠近河水 的台阶有凌空面 出露 。  
大桥桥位位于纳界河谷 的 “ ” 峡谷 处 , 道 比较平 直 ,   V 型 河 河
流强 烈 下 切 , 坡 近 于 直 立 , 部 岸 壁 坡 度 5 6 。 岸 局 0~ O 。两 边 山 

体相对高差 1 30m, 0— 3  桥高约 3 0m。在桥址 范围 , 面植  2  坡 被发育 , 多为灌木丛。基岩零 星出露 , 覆盖层 一般 较薄 , 大部  分出现溶沟 、 溶槽等现象 , 内部土层稍厚。 其  
( ) 岸  a右

营  
ANSYS 1 0  0   N【 V 7 2 9  】  l  00 2l3 48 :9:   NO DAI S L【| N  0 】 nO   P:l   s ’ :l   1B 5 _ M E=l l 1  

2 数值模 拟分 析 
采 用 有 限 单 元法 对 边 坡 岩 体 力 学 行 为 进 行 分 析 , 值 分   数 析 通 过 有 限 元 软 件 A S SO 0实 现 , 析 岸 坡 岩 体 在 天 然  N Y I. 分 状 态 下 、 梁 荷 载 作 用 下 的 力学 响应 。 桥   2 1 参 数 选 取  .

S  l

《、   A G)

p  e Gr r   c  s EFACET:l   AV R£S n  =M

D MX = l 7 8 077  S MN 一 3 8 +   4E∞ S MX = 6   5 2,  
Z =l V   DI T=5  1 7 S 4362  

计算中岩体 为采用 D—P本构模型 。结合该 段工程地质  报告及经验数据 , 整个边 坡均质 灰岩地层 , 相关 力学参 数如  表 1所示 , 其中混凝土桥基 的力学参数 取无限大 。桥梁荷载 
取 7 25 2 7k   3   2 .  N 表 1 材 料 力学 参 数 

X =l   F 5 Y = 3 4  F -83 ZB F H — UF E  

营 墓  
( ) 岸  b左 图 1 纵 剖 面岩 体 最 大 主应 力分 布 特征  

岩层  重度  弹模 E 泊松 比  粘聚力    y( N m ) ( P ) k /    G a  c MP ) f a 
灰 岩  2  2 2 .  0O 02   .2 O 1  .5

内摩擦角  () 。 
3 .  5O

由图 l 可看 出, 最大 主应力与埋 深呈线 性关 系 , 脚及  坡
变 坡 点 附 近形 成 应 力 集 中 区 , 岸 最 大 主 应 力 可 达 4 0 M a 两 .  P  

2 2 网格 划 分及 边界 备 件  .

混 凝土桥基 、 岩体均采用平 面 8节点 P A E 2号 单元 , LN 8  
坡 体 附 近 网格 加 密 。边 界 条 件 为 横 向左 边 界 水 平 方 向 ( 方   

以上 , 但仍远低于岩体 的抗压强度 。  

向) 约束 , 底边界全约束 , 重力加速度取 1  /   0m s 。 2 3 岸坡岩体稳定性有限元分析  .

[ 稿 日期 ]00— 7— 8 定 21 0 2  [ 者 简介 ] 慧君 , , 理 工 程 师 。 作 叶 女 助  

7  0

四川建筑

第3 1卷 2期

2 1 .4 0 10  

每   糍    ; 江 _ .
底两侧岩体 因桥梁荷载产生 了较大的张应力 , 范围仅限于  但 基础附近很小部分 区域 。总的看来 , 两岸坡 面上岩体局部均 
存 在 拉 应力 现象 , 坡 岩 体 有 拉 张 破 坏 的 条 件 , 形 成 局 部  边 可 崩塌落石。   图 6表 示 桥 梁 荷 载 作 用 下 基 础 附 近 岩 体 剪 应 力 分 布 特  征 , 边 坡 变 坡 点 附 近 存 在 剪 应 力 集 中现 象 以 外 , 荷 载 影  除 受 响 , 底 还 存 在 局 部 剪 应 力 集 中 现 象 , 中 最 下 部 主 墩 基 础  基 其

■一 一r …一~ ~ …  _ 、  麓一  一 m   _ 搿  l ¨   一   I
j  

量毳  
;+    4o 7; 8   ̄ 7
( ) 岸  a右

底部剪应力集 中的范围较大 , 其它基础底部剪应力集 中程 度  及范围均较小 。剪应力 集 中表 明该 区域 岩体存 在剪切破 坏 
的 可 能性 较 大 。  

通 过 有 限元 强 度 折 减 法 得 到 , 岸 、 岸 边 坡舞桥 梁一 左 右 在 一  荷      一   载作 用 下 的安 全 系 数 分 别 为 13 、. 0 基 本 处 于稳 定 状 态 。 .0 14 ,  

3 结 论 及 建 议 
( ) 用 二 维 有 限元 对岸 坡 岩 体 力 学 行 为 进 行分 析 结 果  1利 表 明 , 然状 态 下 , 岸 谷 底 及 陡坡 段 坡 脚 存 在 主应 力 集 中  天 两

现象 , 坡面和坡顶局部存在拉应力 , 可能造 成岩体拉张破坏 ,   两岸桥基下方 陡坡底 及 谷底存 在 局部 塑性 区 , 从 长期来  但 看, 两岸边坡桥基下方及上方楔形危岩体 可能产生局部 的岩 

冒  垦磐  
( ) 岸  b左 图 5 桥 梁 荷 栽 作 用 下桥 基 附近 岩体 最 小主 应 力 

体 破 坏 , 边 坡 岩 体 的稳 定 不 利 。 对   ( ) 度 分 析结 果 表 明 , 梁荷 载 作 用 下 , 底 岩 体 应 力  2强 桥 基 在 基 础 附 近存 在应 力 集 中现 象 , 载 对 坡 面 岩 体 应 力 的影 响  荷

较大 , 远离桥基时 , 岩体应 力状 态逐 渐与天然 岩体应 力状态 


致。  

( ) 岸 边 坡 基 本稳 定 , 3两 自然 状 态 下 左 岸 、 岸安 全 系 数  右 分 别 为 16 19 , 梁 荷 载 作 用 下 左 岸 、 岸 安 全 系 数 分 别  .0、.0 桥 右
为 13 、.0  . 0 14 。

建 议 : 岸 整 体 上 是 稳 定 的 , 面岩 体 局 部 会 产 生 崩 塌  右 坡 落 石 , 采 用 适 当 加 固措 施 ; 岸 整体 稳 定 性 稍 逊 于 右 岸 , 可 左 坡  面 岩 体会 产生 崩 塌 落 石 , 且 在 桥 梁 荷 载 作 用 下 桥 基 下 方 岩  并 体 产 生 局 部 塑性 区 , 能 发 生 破 坏 , 议 清 除 两 岸 墩 台基 础  可 建

附近边坡坡 面危岩落石 , 必要时对坡面岩体进行防护 。  
参 考 文 献 

( ) 岸  a右

[ ] 张倬元 , 士天 , 兰生. 1 王 王 工程地 质分析原理 [ . M] 北京 : 质  地
出 版社 .9 1 18 

[ ] 黄 润秋 . 2  中国 西 部 岩 石 高 边 坡 发 育 的 动 力 过 程 及 典 型 变 形 破  坏机 理 研 究 [ / 第 八 次 全 国 岩 石 力 学 与 工 程 学 术 大 会 , G] /  
20 7 0 4: 8—8   7

[ ] 李权. N Y 3  A S S在土木工程 中的应用 [ . M] 北京 : 人民邮 电出版 
社 ,0 5 20 

[ 4] 刘 阳, 宋亚林. 岩质边坡稳定性分析理论探讨 [ ] 中国西部科  J.
技 ,0 8 7 2 ) 1 2   20 , ( 1 :9— 0
mE -29 +   . E0 7  

[ 5] 贾东远 , 阴可 , 李艳 华. 岩石边坡 稳定性 分析方法 [ ] 地下 空  J.
间 ,0 4 2 2 :5 2 5 20 ,4( ) 20— 5 

目 68 -4 71 1 l 7  
0    61 t

[ ] 陈华 , 6  房锐 , 赵有 明, 基于有 限元强度折减法 的岩石高边坡  等. 稳定性分析[ ] 公路 ,09 1 ) 8 J. 20 ( 0 :3—8  6 [ ] 郑颖人 , 尚毅. 限元强 度折减 法在 土坡 与岩坡 中 的应用  7  赵 有
[ ]岩 石 力 学 与 工 程学 报 ,0 4 2 ( 9 :3 1 33 J. 20 ,3 1 ) 38 —3 8 

( ) 岸  b左 图 6 桥 梁荷 栽 作 用 下桥 基 附近 岩 体 剪应 力  

中可 以 看 m , 底 附 近 岩 体 最 小 主 应 力 受 到 很 大 的 影 响 , 基 基 

7  2

四J 建筑 I I

第3 1卷 2期

2 1 .4 0 1O  


相关文章:
边坡稳定性分析力学方法比较
数值流形方法以及随机 概率分析方法等则代表了边坡稳定性分析力学方法的新进展,...该方法一般仅适用于均质 土坡, 裂隙特别发育、 等效于连续介质的岩 质边坡可...
岩质边坡
岩质边坡稳定性前言岩质边坡, 是岩体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜...另外一类方法则是借助计算机进行 数值分析(例如有限元、 离散元、 块体元和DDA ...
边坡稳定性分析方法综述
该法目前主要用于岩质边坡稳定性分析。 图解法的优点是能够直接、 快速地确定...数值分析、物理模 拟、工程经验、现场监测等行之有效的知识和方法有机地组织...
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析的研究也开始采用数值模拟手段定量或半定量地再现边坡变形 破坏过程...所以此法在岩质高边坡稳定分析中有较广泛的应用。 (c) 拉格朗日元法[20] ...
边坡稳定性分析方法
分析总结了极限平衡理论、数值分析方法等确定性分析方法的发展情况。详细分析了边...一般用于评价岩质边坡稳定性 评价天然斜坡的稳定性 2 定量分析方法 定量分析方法...
边坡稳定性分析方法及其适用条件
但对于复杂的地 情况则不适用! 极限平衡理论边坡稳定性分析方法基本条件的比较...该法为用于土体稳定性分析的一种动态数值分析方法,适合节 理岩体应力、变形...
第4章ANSYS边坡工程应用实例分析
首先,按其物质组成,即按组成边坡的地 层和岩性,可以分为岩质边坡和土质边坡(...的分析方法分析边坡稳定问题,基本上可以分为两种方法:极限平衡方法和数值分析方法...
实习(调研)报告
进入 80 年代以来,由于计算技术的发展,使一系列数值分析方法 发展起来。近年来...利用理正岩土计算软件中的岩质边坡分析计算边坡的稳定性,并进行支护结构设 计,...
理论分析和数值计算相结合的边坡稳定分析方法研究现状
理论分析数值计算相结合的边坡 稳定分析方法研究现状摘要:概述了边坡稳定性分析...该方法为 节理岩质边坡稳定分析开辟了新的途径,然而只研究贯通的节理岩体。 [6...
浅析拉格朗日有限元数值计算法
岩质边坡稳定性评价的方法分主要有:极限平衡法、数值模拟计算、地质力 学物理...拉格朗日法是分析非线性大变形问题的数值方法, 它依然遵循连续介质的假设,基于...
更多相关标签:
岩质边坡稳定性分析 | 岩石边坡稳定性分析 | 边坡岩体稳定性分析 | 岩质边坡稳定性计算 | 边坡稳定性分析 | 边坡稳定性计算 | 岩土边坡稳定性分析 | 边坡稳定性计算软件 |