九龍縣灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡變形破壞有限差分分析

楊 飛 賈建超 張 磊 楊 旭

(1.四川中成煤田物探工程院有限公司，四川成都 610072;2.信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院，陜西西安 710054)

1 FLAC3D軟件簡介

FLAC3D(3D Fast Lagrangian Analysis Code)［1］是由美國 Itasca公司開發(fā)的一個三維有限差分程序。它能夠進行土質(zhì)、巖石和其他材料的三維結(jié)構(gòu)受力特性模擬和塑性流動分析。

2 九龍縣灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡成因簡要分析

灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡區(qū)地處單斜斜坡的下部，自然坡度角30°～40°，局部較陡，坡向約102°。區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高2 087 m，最低標(biāo)高1 937 m，相對高差約150 m(見圖1)。其為一老滑坡，2001年前均處于穩(wěn)定狀態(tài)。復(fù)活的主要誘發(fā)因素為2001年長時間降雨導(dǎo)致滑坡體復(fù)活，坡體發(fā)生變形下滑，后逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 滑坡典型剖面示意圖

2.1 地質(zhì)模型的建立及參數(shù)的選?。?］

灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡自然坡度角30°～40°，局部較陡，坡向約102°，區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高2 087 m，最低標(biāo)高1 937 m，相對高差約150 m。表層為1 m～5 m厚的碎石土，下伏層為厚層砂質(zhì)板巖。因此，該計算模型和各層巖土體的物理參數(shù)值見表1和圖2。

2.2 結(jié)果與分析

灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡滑體主要為含碎石的粉質(zhì)粘土，滑帶也主要為含碎石的粉質(zhì)粘土，下部滑床為砂質(zhì)板巖。根據(jù)對該滑坡的勘測資料分析，擬從三種工況(天然狀態(tài)、天然狀態(tài)+暴雨、天然狀態(tài)+地震)對灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡進行模擬計算分析。降雨按該地區(qū)日最大降雨量134.7 mm，取極限連續(xù)降雨48 h;地震的考慮根據(jù)地震區(qū)劃［3，4］，地震反應(yīng)譜特征周期取 0.465 s，地震動峰值加速度為0.3g，采用以反應(yīng)譜為目標(biāo)譜的三角級數(shù)疊加法合成人工地震動，最終得到一個非平穩(wěn)的加速度時程曲線(見圖3)。同時利用波譜處理軟件SeismoSignal，通過傅里葉變換得到傅里葉譜(見圖4)。

表1 斜坡各巖土層的物理參數(shù)

圖2 地質(zhì)模型

圖3 加速度時程曲線

圖4 傅里葉譜

圖5 各種工況下剪應(yīng)變云圖

圖6 各種工況下X方向位移云圖

圖5～圖7為各工況下的斜坡剪切應(yīng)力增量云圖及位移云圖。在天然狀態(tài)時該滑坡的安全系數(shù)為1.24(見表2)，比較穩(wěn)定;而在遇到長時間強降雨和強烈地震時其安全系數(shù)突降為0.96和0.97，坡體發(fā)生明顯的變形破壞，剪切應(yīng)力增量和位移隨著強降雨和地震的產(chǎn)生有向坡腳不斷增大的趨勢。與現(xiàn)實情況基本相符。

圖7 各種工況下Z方向位移云圖

表2 各種工況下的安全系數(shù)

3 結(jié)語

本文在對九龍縣灣壩鄉(xiāng)店子組滑坡成因簡要分析的基礎(chǔ)上，采用了FLAC3D有限差分程序?qū)ζ湓谔烊粻顟B(tài)、降雨狀態(tài)、地震狀態(tài)三種工況下進行了數(shù)值模擬分析，得出該滑坡的應(yīng)力—應(yīng)變特征及滑坡變形破壞的發(fā)展趨勢，進而總結(jié)出其的主要誘發(fā)因素為降雨和地震作用，與現(xiàn)實情況相一致，表明數(shù)值模擬結(jié)果具有工程應(yīng)用價值，也對后續(xù)該地區(qū)類似地質(zhì)災(zāi)害的評價和治理具有一定的參考意義。

［1］陳育民，徐鼎平.FLAC/FLAC3D基礎(chǔ)與工程實例［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［2］鄭穎人，趙尚毅，鄧衛(wèi)東.巖質(zhì)邊坡破壞機制有限元數(shù)值模擬分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22(12):1943-1952.

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