图4.3-7滑坡影响区岩体拉裂示意图4.3.3.2力学模型根据恢复斜坡演化前的地质模型，建立数值计算力学模型。时步为3000step时，表层岩层位移量持续增大，特别是被第一层节理切割的临空块体，最大位移值达到11m，且整个块体位移差较小，说明沿着层理面发生了整体滑动。......
2023-08-20
西部水电工程滑坡灾变模拟及控制技术
【摘要】：表4.6-1岩块参数选取表表4.6-2结构面参数选取表4.6.3.4斜坡整体变形演化过程分析轻微弯曲阶段。
4.6.3.1 地质模型
图4.6-7 斜坡初始概化模型
为了验证上述斜坡变形演化过程的分析，以现在斜坡主剖面为依据，按照周围岸坡地形并结合其坡体结构，对坡体演化前的地形进行了恢复。恢复剖面的范围，前缘至河谷中心线，后缘至山脊分水岭，整个地质模型的长度为370m。为了模拟斜坡的变形演化机制，初始地形设为后缘山脊分水岭的高程恢复到1910.00m，前缘河谷中心的高程恢复到1710.00m，初始的斜坡坡角为60°，经历了累积80m的河谷下切后河谷中心线的高程变为1630.00m，从而通过此地形条件的改变来模拟斜坡在整个河谷下切过程中的演化变形过程。为了减少边界条件的影响，模型的底部向下延伸至高程1560.00m位置，模型的最大高度为350m。
4.6.3.2 力学模型
根据恢复的地质模型，建立数值计算力学模型，数值分析采用3DEC程序。建立的计算模型如图4.6-7所示。模型主要考虑两组结构面，一组倾角为60°的层面，一组倾角为20°的节理面。计算时，模拟过程仅考虑自重应力场影响，按莫尔—库仑力学模型，结构面采用面接触的库仑滑移模型，边界条件采取左、右及底边三边垂直方向固定模式，模型被分割成7762个离散的块体，建立的计算模型如图4.6-7所示。
4.6.3.3 参数选取
岩体的物理力学特性呈各向异性且极其复杂，在数值模拟过程中通常需要对其进行工程近似，即对其物理力学特性进行简化，本次数值分析过程中采用了以下方法对岩体的物理力学参数进行简化处理：
（1）选取优势结构面。由于本次模拟采用的是二维分析，因此选取了两组对岩体力学特性起主要作用的优势结构面，一组是岩体的层面，另一组为与层面近垂直发育的节理面。
（2）调整层面参数来对岩层进行归并，减小结构面的数量。
（3）岩性的简化。由于溃屈破坏主要由绿片岩的力学特性引起，因此将绿片岩与大理岩互层的岩性简化为绿片岩构造。
表4.6-1、表4.6-2为根据经验法、工程类比法以及反演分析等方法简化调整而得到的岩体物理力学参数。
表4.6-1 岩块参数选取表
表4.6-2 结构面参数选取表
4.6.3.4 斜坡整体变形演化过程分析
（1）轻微弯曲阶段。当河谷下切后，坡脚出现陡立临空面，在重力和其他荷载作用下，坡脚出现应力集中，坡脚上部岩层发生轻微弯曲隆起变形。溃屈破坏的初期阶段，坡脚上部岩层发生轻微弯曲隆起变形，在坡脚位置浅层的弯曲量较大，向坡内和斜坡后部弯曲量逐渐减小，斜坡表面岩体有滑移弯曲的趋势如图4.6-8所示。位移主要出现在坡面，位移最大值位于边脚上部，最大位移值约2m。
（2）强烈弯曲隆起阶段。随着计算时步的增加，坡脚弯曲隆起现象更加显著，风化区开始产生弯曲变形，坡脚进一步向临空面弯曲隆起，弯曲随着时间向斜坡的上部不断发展。弯曲段岩层间出现较大空腔，层面错动幅度也逐渐增大，弯曲段岩层由于变形较大，出现张裂缝。随着岩层弯曲量的变大，坡脚岩体受弯曲挤压，坡脚位移最大值可达14m，斜坡上部位移5～10m，位移比上一阶段明显增大，如图4.6-9、图4.6-10所示。
（3）破坏阶段。随着计算时步的增加，弯曲变形进一步加大，坡表位移最大值可达42m。坡脚弯曲部位岩层进一步破坏，在弯曲段出现岩块错位，压碎，呈现出高度碎裂—离散化过程。弯折处的张拉裂缝逐步贯通，边坡整体出现裂隙，并逐步贯通；当剪切面贯通后，将发生整体失稳，形成溃屈型滑坡，溃屈整体破坏，如图4.6-11所示。
图4.6-8 轻微弯曲阶段
图4.6-9 强烈弯曲隆起阶段-a
图4.6-10 强烈弯曲隆起阶段-b
图4.6-11 破坏阶段
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