岩质边坡弯曲倾倒破坏及支护DDA方法模拟

弯曲倾倒破坏作为一种复杂的滑坡灾害,对其破坏机理的研究是近年来学术界关注的重 点和难点。 本文采用非连续变形分析法(DDA)模拟露天矿边坡弯曲倾倒破坏过程。 在DDA模 型中通过引进人工结构面方法来实现弯曲倾倒过程岩体开裂,与现场比较得到了合理的引入人 工结构面方法。 模拟过程表明,该露天矿边坡是由于下部岩层无法承受上部荷载首先发生破坏, 致使上部岩体失去支撑,并最终导致边坡整体倾倒破坏。 针对抵抗边坡弯曲倾倒变形的支护分 析表明,由于倾倒变形的不均匀性,依靠普通锚索强度进行支护,容易出现局部锚索拉断,最终影 响整个锚固区的锚索安全。     

非连续变形分析方法(DDA)剪切机制研究

以倾斜板上的块体稳定对象,针对摩擦性材料,对DDA剪切机制开展了研究工作。研究结果表明,即使当接触面摩擦强度略大于临界摩擦角criT?时,在一个边边接触中常会出现锁定与滑动两种不同的状态。在后续计算过程中,由于这种状态会受到阻止,会有不合理的能量产生。这种能量有可能会导致块体难以稳定。DDA可以需要选择适当的接触刚度来控制这种能量的量级,并最终使块体理论临界摩擦角criT?附近稳定。进一步研究表明,出现这一结果主要是由于单独对边边接触上的两个角边接触进行抗剪分析。基于此,提出一种新的改进方法,将边边接触中的两个角边接触进行共剪分析,即将两个角边接触上的剪切力之和与摩擦阻力之和进行分析。测试结果表明,该方法不会受到罚弹簧值和块体弹模的影响。所分析的临界摩擦角与理论值非常接近。     

DDA模拟岩体张拉破坏的精确性研究

准确分析岩体结构面张拉破坏状态,对于正确处理岩质工程问题极为重要。DDA已经广泛应用于岩土工程领域,然而针对准确分析岩体结构面张拉破坏状态研究较少,为此开展DDA分析张拉破坏状态准确性研究。以经典倾斜台上块体张拉破坏以及倾倒破坏离心机物理模型试验为模拟对象,对原DDA(O-DDA)以及引入二相接触本构关系的DDA(T-DDA)分析张拉破坏状态准确性比对校核。结果表明:DDA计算张力时会出现震荡现象,即初始会出现偏离理论值的峰值计算张力,随后慢慢收敛至理论值,这一现象主要受DDA控制参数中罚弹簧和时间步长影响。为降低计算张力震荡程度,提出了两种参数的优化选择方案。然而,即便在合理选择两种参数情况下,O-DDA分析结构面张拉破坏状态准确性严重依赖于峰值计算张力,误差较大;相比之下,T-DDA克服了依赖峰值张力判断张拉破坏缺陷,在一定程度上降低震荡现象导致的误差,并且软化系数的合理选择也有助于改进DDA模拟张拉破坏的精度。研究成果对改进DDA分析岩土工程中倾倒破坏类问题具有重要意义。     

青川县东山斜坡地震动力响应数值验证

岩质边坡地震动力响应分析对于防灾减灾极为重要,但是以往研究大多仅考虑地形因素影响,鲜有成功定量分析边坡动力响应分析的报道。为此,在充分考虑地形效应的基础上,试图探索以数值方法在考虑结构面因素的情况下,定量分析岩质边坡动力响应的可行性。选取一种离散方法——非连续变形分析(DDA)作为数值分析方法,结构面效应通过改变结构面处DDA罚弹簧值实现,将水平向和竖直向地震荷载同时输入至模型中。计算结果表明,在阻尼选择合理的情况下,DDA能够准确反应水平向放大系数,而竖向只能定性吻合;广泛分布的结构面会由于降低岩层的等效阻抗,增加与周围岩层的阻抗差进而影响边坡动力响应结果,影响程度在40%～70%。另外,结构面产状会使边坡动力响应出现较强的各向异性,而这也是传统基于连续介质力学的数值方法难以反映的现象。本研究结果验证了结构面效应,同时证实了DDA能够准确地反映和验证边坡水平向地震动力响应关系,对岩质边坡抗震设计具有重要意义。