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西部水电工程滑坡数值模拟分析及控制技术

2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】：5.2.2.3FLAC3D数值模拟分析成果1.工况1模拟结果分析由图5.2-2可以看出，初始地应力条件下计算平衡后，天然工况时最大位移点位于滑体后缘，主滑动体整体位移量较小，最大位移值仅为40.0cm，并趋于稳定。

5.2.2.1　模型建立

三维数值模拟能够较全面的考虑复杂地质条件和起伏不平的地形地貌。因此在地质分析的基础上对野猪塘滑坡进行了三维有限元分析，作为稳定性评价的一个重要依据。

图5.2-1　野猪塘滑坡三维有限元计算模型

在滑坡数值模拟稳定性计算过程中，选取纵4—4为代表剖面，模型计算边界均采用单向约束，即顺江方向的两条边界为Y方向约束，横江方向的两条边界为X方向约束，底边界为Z方向约束。模拟选用适合岩土体应力—应变分析的快速拉格朗日差分法（FLAC3D软件）计算，采用莫尔—库仑屈服条件的弹塑性模型。数值计算模型如图5.2-1所示，计算模型由5504个节点和2593个单元组成。

野猪塘滑坡各组成部分岩性复杂，滑体主要由老洪积堆积的含孤块碎砾石土，以及现代坡洪积、坡残积的含块碎石黏土层组成；滑带土组成物质为含碎石砾粉质黏土；滑床以顺坡向的奥陶系下统红石崖组（O1 h）细砂岩夹薄层状泥质粉砂岩、粉砂质黏土岩及页岩构成，部分段为晚更新世洪积堆积的含孤块碎砾石土层。

5.2.2.2　分析工况

模拟计算考虑了4种工况：

工况1：天然状态时滑坡应力场、应变场及变形趋势；

工况2：暴雨状态时滑坡应力场、应变场及变形趋势；

工况3：天然+地震时滑坡应力场、应变场及变形趋势；

工况4：暴雨+地震时滑坡应力场、应变场及变形趋势。

5.2.2.3　FLAC3D数值模拟分析成果

1.工况1模拟结果分析

由图5.2-2可以看出，初始地应力条件下计算平衡后，天然工况时最大位移点位于滑体后缘，主滑动体整体位移量较小，最大位移值仅为40.0cm，并趋于稳定。剪应变增量主要沿着滑体底部滑动面发展并贯通，最大不平衡力曲线收敛，该状态下所计算出的稳定性系数为1.52，说明滑体在天然工况下处于稳定状态。

图5.2-2　工况1时位移云图、剪应变增量云图、不平衡曲线图

2.工况2模拟结果分析

从图5.2-3可以看出，初始地应力条件下计算平衡后，暴雨工况下滑坡体的水平向位移主要发生在浅表层，并主要集中在滑体的后部。滑坡整体变形较小，最大位移量为57.3cm。剪应变增量沿着滑体滑动面向前发展并贯通。同时，最大不平衡力曲线最后收敛，该状态下所计算出的稳定性系数为1.47，说明滑体在暴雨工况下是趋于稳定状态。

图5.2-3　工况2时位移云图、剪应变增量云图、不平衡曲线图

3.工况3模拟结果分析

从图5.2-4可以看出，当初始地应力条件下平衡后，天然+地震工况下滑体整体位移量较大，最大位移点位于滑体的后缘，主滑动体整体位移量较大，最大位移值为82.3cm。剪应变增量主要沿着滑体底部滑动面发展并贯通，最大不平衡力曲线逐渐收敛，该状态下所计算出的稳定性系数为1.31，说明滑体在天然+地震工况下处于稳定状态。

4.工况4模拟结果分析

图5.2-4　工况3时位移云图、剪应变增量云图、不平衡曲线图

图5.2-5　工况4时位移云图、剪应变增量云图、不平衡曲线图

从图5.2-5可以看出，当初始地应力条件下平衡后，暴雨+地震工况下滑体整体位移量较大，最大位移点位于滑体的后缘，主滑动体整体位移量也较之前大，最大位移值为105.4cm。剪应变增量主要沿着滑体底部滑动面发展并贯通，最大不平衡力曲线逐渐收敛，该状态下所计算出的稳定性系数为1.25，说明滑体在暴雨+地震工况下处于较稳定状态。

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