文档介绍：计算条件
计算模型
根据上述边坡工程地质模型,。坐标系以与西帮边坡垂直且指向采场方向为x轴,以与西帮边坡平行方向为z轴,铅锤方向为y轴。计算模型沿x向边坡倾向宽度为600m,沿z向边坡走向长度为700m,y向边坡垂直高度250m。图中浅蓝色部分为冰碛土体,浅绿色部分为强节理化辉长岩体。
计算模型和坐标系
边坡几何模型、地质界面以及地下水面的生成均在ANSYS中完成,网格划分后保存单元和节点几何信息,然后通过接口程序转化为FLAC3D的前处理数据格式。。整个模型由四面体、五面体和六面体混合网格单元组成,共7220个节点,14231个单元。
由于在FLAC3D中直接生成符合勘察资料所述的复杂空间几何形态的地下水面比较困难,因此,将导入FLAC3D的网格模型先按水上和水下两部分进行分组,并在这两部分的分界面(水面)处生成界面单元,然后以之为辅助单元,遍历界面单元节点,生成依附于水下部分表面的水面,同时生成静水压力。接着再一次导入
网格模型几何数据,并按实际材料性质进行分组。最后,删除先前导入的作为水面和静水压力载体的网格模型。地下水面和静水压力由于有了新的网格模型载体依然得以存在。。
网格模型
空间水面形态及其在模型中的位置
约束条件和初始条件
计算模型除坡面为设为自由边界外,模型底部(z=0)设为固定约束边界,模型四周设为单向边界。在初始条件中,不考虑构造应力,仅考虑自重应力产生的初始应力场和水压力。地下水位为稳定地下水位,不发生变化,静水压力在计算过程中保持不变,。
静水压力云图
岩土体物理力学性质的输入参数
岩土体强度参数的选取以本文第2章和第3章研究成果为依据,冰碛土抗剪强度参数取值为常数,系参照相关研究经验进行折减和取整而得;强烈节理化辉长岩体强度则直接取由地质强度指标(GSI)法获得的估计值;其它参数则依文献[80]提供的相关数据选取。。
岩、土体物理力学指标
名称
密度(t·m-3)
K(GPa)
G(GPa)
(kPa)
(°)
(kPa)
ψ(°)
正常
饱和
土体

210
25
10
10
岩体

460
37
4
15
备注:K为体积模量,G为剪切模量,为粘接力,为摩擦角,为抗拉强度,ψ为剪胀角。
计算过程
计算时,按下述步骤进行:首先,,接着选择弹性本构模型,按前述约束条件,在只考虑重力作用的情况下,进行弹性求解,计算至平衡后对位移场和速度场清零,生成初始应力场;最后进行本构模型为Mohr-Coulomb模型的弹塑性求解,直至系统达到平衡。。
系统不平衡力演化全过程曲线
计算结果与分析
设定体系最大不平衡力与典型内力比值下限为,迭代计算4578时步后,系统达到近似平衡()。为便于分析,沿z轴方向,分别在z=200m、z=300m和z=400m处切出3个典型剖面;在边坡西帮与北帮模型弧形连接带切出a-a’剖面(该剖面过点(0,0,700),面法向量为(4,0,5)),a-a’。下面就数值分析计算结果从变形(位移)情况、应力情况和塑性区分布情况以及地下水影响等四个方面来分析边坡岩土体的力学响应特性,以及可能的内在变形破坏机理。
位移场规律分析
(1) -、铅垂方向位移云图和指向采场方向水平位移(以下简称水平位移)云图。从整体位移云图来看,位移最大的部分集中在边坡后部;铅垂方向位移云图与整体位移云图相似,且数值相近,且最大铅垂位移也出现在边坡后部。这表明边坡在开挖后,边坡后部的位移以“沉降”模式为主。而最大水平位移则出现在与西帮边坡坡面垂直方向的凹陷地带(相对于周围土体而言),并以此为中心,水平位移呈“同心圆”状逐渐减小向四周扩散,这表明,相对其它地段,该地段土体水平向变形突出,会朝采场方向隆起。
(2) “同心圆”现象,与西帮边坡的地质结构、地形、受力状态以及分析所采用的边界条件有关。“同心圆”区域位于边坡中部,属冰碛土区域,是开挖后整个边坡几何形态上的最凹部位,即侧向应力削弱