基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

摘要：

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害.为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立黏聚力裂缝模型(Cohesive Crack Model,CCM),基于连续-离散方法,经参数标定和对比,建立反倾层状岩质边坡CCM,采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏.数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致,验证了CCM的正确性.进一步,基于以上参数及模型,研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征,并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响.结果 表明:坡体前缘首先发生局部折断,后缘出现明显拉裂缝,反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部(一级破裂面).随后,坡体前缘的表层岩层被挤出,形成二级破裂面,最后一级破裂面扩展至坡体后缘,形成连通宏观的破裂面.最后,二级破裂面扩展至坡体中部,边坡完全倾倒破坏;破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育;层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响,随着层间剪切强度的增大,岩层初始折断位置逐渐降低,垮塌范围逐渐减小,破裂面倾角增大;坡体层厚越大,一级破裂面分布越深,垮塌区范围越大,坡体滑动的整体性越强.研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据,为此类滑坡灾害的防治提供一定参考.

关键词：反倾边坡、黏聚力裂缝模型、破坏形态、层间法应力、层间剪切强度、岩层厚度

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分类号：P642.2;TU457(水文地质学与工程地质学)

资助基金：国家自然科学基金青年项目资助;河北省自然科学基金项目资助

在线出版日期：2020-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：150-160