基于FLAC3D的土石混合体边坡稳定性影响分析

杜 红 刘存弟

（1.鄂尔多斯职业学院， 内蒙古 鄂尔多斯 017000；2.内蒙古新恒基钢结构工程有限公司， 内蒙古 包头 014010）

土石混合体边坡失稳常常影响因素多、规模较大、滑移条件复杂、失稳破坏突发性强，常给人民生命财产安全带来严重危害，给国家经济建设带来巨大损失。因而，很有必要对该类边坡进行系统研究分析。

1 工程背景

某边坡位于长江右岸斜坡地带，靠近长江水域地带以及长江水位下为河流阶地地貌，靠近长江水域地带地形地貌受长江的侵蚀切割作用明显，地势起伏，南高北低，自然坡度25°～28°，江水以下长江水流冲积作用明显，地势较缓，西高东低，自然坡度5°～15°。勘查区内地势最低点为45.0m，最高点为345.5m，相对高差约305.5m。

2 位移反分析

位移监测信息由于其精度较高，目前在岩土工程已成为常规监测项目，因此，以位移监测信息为基础的反分析法在岩土工程中被普遍应用[1]。

图1 位移反分析数值计算模型

采用 ANSYS 有限元优化分析原理，通过所得监测点位移计算值与实际值差的平方来建立反演目标参数，逐步迭代使目标函数最小化，最大限度获得与实际相符的岩土体“等效参数”[2]，计算模型见图1。和参数的优化反分析。在计算方法的选择上，首先选取随机搜索法来研究整个整个设计空间的情况，为进一步获得精确优化解提供合理的初始解，然后再运用零阶优化方法来确定反演解[1]。运行后所得到的反分析土体的“等效参数”为：E=22E9Pa。

3 边坡稳定性分析

3.1 计算模型

将生成的三维DEM地形表面图生成的等高线转化成CAD文件；之后将生成的CAD文件导入GOCAD软件中，得到滑坡地表三维坐标数据，地质勘探信息导入SURPAC软件中，获得滑坡地表形态和滑坡三维地质模型；最后通过岩土工程专业软件FLAC3D进行计算分析。

图2 边坡地表地形图

图3 边坡钻孔分布图

图4 边坡数值模型图

图5 边坡数值模型1-1剖面图

3.2 参数选取

边坡计算的物理力学参数取值如表1所示。

表1 岩体物理力学参数取值表

3.3 计算结果及分析

3.3.1 位移场分析

蓄水前后边坡位移场见图9～10。

图9 蓄水前位移场

图10 蓄水后位移场

从位移场图可以看出，水位上升后，不同深度处的位移逐渐增大，并且在总体上表现为地表变形较大，随着深度增加其变形逐渐减小。滑坡位移最大值发生在滑坡体后缘。边坡的滑动趋势沿着边坡的方向，与边坡的滑动方向是一致的。

3.3.2 破坏模式分析

蓄水前后边坡破坏场见图5-33和图5-34。剪应变增量云图如图5-37～图5-42。

图11 蓄水前破坏场图

图12 蓄水后破坏场

根据计算结果，未蓄水前滑带前、后部分区域已出现局部剪切破坏，但由于滑带中下部位尚未破坏，下滑力略小于抗滑力。整个滑坡体已处于局部破坏阶段，整个坡体仍然保持稳定状态。蓄水后，由于库水位渗透至滑带，区段内滑带的黏聚力和内摩擦角发生折减（由天然变为饱和），致使滑带中下部位出现剪切破坏，下滑力逐渐大于抗滑力，最终导致整个滑坡体发生贯穿性破坏。整个滑坡体从局部破坏阶段进入贯穿性破坏阶段，整个坡体开始出现整体滑动。