地震作用下的干法赤泥堆場穩(wěn)定性分析

收稿日期：2022-05-12""" 修回日期：2023-01-08

基金項(xiàng)目：

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.E2021512002）；廊坊市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（No.2021011065）

通信作者：陳曉冉。E-mail：cxr88@cidp.edu.cn

引用格式：

盧玉林，何金澤，陳曉冉，等.地震作用下的干法赤泥堆場穩(wěn)定性分析［J］.應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2024，41（3）：651-658.

LU Yulin，HE Jinze，CHEN Xiaoran，et al.Stability analysis of dry red mud stack under earthquake［J］.Chinese journal of applied mechanics，2024，41（3）：651-658.

文章編號：1000-4939（2024）03-0651-08

摘" 要：地震是影響赤泥堆體場穩(wěn)定性的重要因素之一。采用有限元強(qiáng)度折減法和規(guī)范指導(dǎo)方法對龍塔崖溝干法赤泥堆場進(jìn)行了靜力穩(wěn)定性分析，確定了滑動(dòng)面的位置和形狀，計(jì)算了靜力條件下的安全系數(shù)。以擬靜力法不同烈度工況下的堆積體安全系數(shù)為標(biāo)定值，分析了兩條實(shí)測地震波作用下的堆積體位移、加速度以及動(dòng)力安全系數(shù)的變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范設(shè)定的閾值，可確定堆積體是穩(wěn)定的。通過與不同方法、不同規(guī)范的評價(jià)要求對比，判定有限元強(qiáng)度折減法可作為穩(wěn)定性分析的評價(jià)標(biāo)尺。

關(guān)鍵詞：赤泥堆場；干法；地震；穩(wěn)定性

中圖分類號：TU457" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2024.03.018

Stability analysis of dry red mud stack under earthquake

LU Yulin1，2，HE Jinze1，2，CHEN Xiaoran3，WANG Li2 ，LIN Wei3

（1.School of Civil Engineering，Institute of Disaster Prevention，101601 Beijing，China;

2.Key Laboratory of Building Collapse Mechanism and Disaster Prevention，China Earthquake Administration，

101601 Beijing，China;3.School of Geological Engineering，Institute of Disaster Prevention，101601 Beijing，China）

Abstract：Earthquake is one important factors which affect the stability of red mud yard.According to the current codes and the finite element strength reduction method，the static stability of Longtayagou red mud yard is analyzed.The position and shape of slip surface，and the safety factor is determined.Based on the safety factor of pseudo static method with different seismic intensity，the displacement，acceleration and dynamic safety factor of the red mud yard under two measured seismic waves are analyzed.The calculation results meet the specification requirements，and it can be determined to be stable.By comparing with the evaluation requirements of different methods and different specifications，the calculation results of the finite element strength reduction method can be judged as the evaluation criterion of stability analysis.

Key words：red mud yard; dry process; earthquake; stability

赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的工業(yè)固體廢棄物，隨著排放量的增加，堆積場內(nèi)的堆體逐漸增多，形成坡體，是尾礦常見的設(shè)施之一。由于赤泥堆場屬新建的構(gòu)筑物設(shè)施，因此研究堆體的穩(wěn)定性對保障項(xiàng)目及周邊設(shè)施安全具有重要意義。

赤泥堆積體邊坡本質(zhì)上屬于土質(zhì)邊坡，地震作用時(shí)堆體場能否安全必須在設(shè)計(jì)之初予以考慮［1-2］。現(xiàn)有地震作用下的堆體穩(wěn)定性計(jì)算方法主要有擬靜力法、擬動(dòng)力法、動(dòng)力時(shí)程分析法和動(dòng)力強(qiáng)度折減法等［3-7］。高翔等［8］通過靜力試驗(yàn)和動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了赤泥材料的基本力學(xué)參數(shù)和鄧肯張模型參數(shù)，為赤泥堆場的動(dòng)力穩(wěn)定性分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。張柏玲等［9］提出了赤泥堆壩在不利因素下的加固方案，并通過數(shù)值試驗(yàn)與模擬驗(yàn)證了加固方案的合理性。饒平平［10］研究了拜耳法干式赤泥的基本物理特性以及堆場的運(yùn)行特征，為堆場的穩(wěn)定性分析提供了有效建議。李明陽［11］通過不同組合的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，指出赤泥含水量和子壩外坡坡度是影響堆場邊坡穩(wěn)定性的主要因素。王文松等［12］綜合運(yùn)用時(shí)程分析法、剪應(yīng)力對比法、有限元極限平衡法和軟化模量法，對擴(kuò)容前后尾礦壩的液化范圍、安全系數(shù)和壩頂震陷等進(jìn)行了定量分析，并對常規(guī)極限平衡法的局限性和適用條件進(jìn)行了探討。

以上研究從不同角度對赤泥堆場的穩(wěn)定性進(jìn)行了科學(xué)的分析和探討，然而鮮有與現(xiàn)行規(guī)范要求做對比，在工程應(yīng)用方面還略顯不足。雖然一些規(guī)范中指定了相關(guān)方法作為評價(jià)穩(wěn)定性的依據(jù)，但計(jì)算方法選用的不同會(huì)導(dǎo)致評價(jià)結(jié)論不同，如何有效地評價(jià)同類工程的穩(wěn)定性，還應(yīng)進(jìn)行多方法、多途徑的考量［13-15］。

本研究基于上述問題的思考，在綜合現(xiàn)有穩(wěn)定性評價(jià)方法以及規(guī)范指導(dǎo)方法的基礎(chǔ)上，引入有限元強(qiáng)度折減法作為穩(wěn)定性分析的一種補(bǔ)充方法和評價(jià)標(biāo)尺。以龍塔崖溝赤泥堆場為研究對象，建立堆場的有限元分析模型，通過強(qiáng)度折減法來剖析滑動(dòng)面的形狀和位置，再進(jìn)一步分析堆體不同位置的位移、加速度等動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)，以及靜力和地震動(dòng)力作用下的安全系數(shù)變化規(guī)律。將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有的規(guī)范要求進(jìn)行對比，綜合評價(jià)堆體穩(wěn)定性，相關(guān)結(jié)論可為類似工程提供參考。

1" 工程概況

項(xiàng)目為龍塔崖溝赤泥堆場新建項(xiàng)目，位于山西省呂梁地區(qū)。該區(qū)域設(shè)防烈度為8度，采用干式堆存，赤泥經(jīng)壓濾后排至堆場，壓實(shí)度不低于0.92，最終堆積體設(shè)計(jì)壩底標(biāo)高為900.0m，壩頂標(biāo)高為1065.0m。根據(jù)《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50863—2013），以下簡稱“《規(guī)范1》”和《干法赤泥堆場設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50986—2014），以下簡稱“《規(guī)范2》”的劃分等別，本項(xiàng)目的堆體庫等別為二等［13-14］。其中，庫尾位置處終期壩堆積體高程范圍為900.0～1035.0m，整體按照1∶2.5坡比分臺(tái)階進(jìn)行堆積，共涉及14條馬道，馬道設(shè)計(jì)寬度為5.0m。按照1035.0m 標(biāo)高由北向南向上游方向推進(jìn)756.0m位置處，繼續(xù)增加終期壩堆積體堆積高度，此處共新增4條馬道，馬道設(shè)計(jì)寬度為5.0m，堆積坡度仍按照1∶2.5進(jìn)行。

根據(jù)赤泥堆體所在區(qū)域土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、原位測試以及地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，選取堆體的最大剖面，如圖1所示。關(guān)聯(lián)的土層總體信息可以概括為表1所示。

2" 計(jì)算方法

2.1" 靜力穩(wěn)定性計(jì)算方法

赤泥堆場在地震動(dòng)力計(jì)算之前，首先要進(jìn)行靜力計(jì)算。根據(jù)堆體的物理參數(shù)，按照《規(guī)范1》和《規(guī)范2》的要求，應(yīng)選用瑞典圓弧法和簡化Bishop法進(jìn)行靜力計(jì)算。《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013），以下簡稱“《規(guī)范3》”也采用了以圓弧法為主的計(jì)算依據(jù)［15］。兩種方法的主要區(qū)別在于是否考慮土條之間條間力的影響，參考表1赤泥堆積體的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算公式為

F=∑cli+Wicosαitanφ∑Wisinαi（1）

F=∑1mαiclicosαi+Witanφ∑Wisinαi（2）

式（1）為瑞典圓弧法計(jì)算公式，式（2）為簡化Bishop法計(jì)算公式。其中：F為安全系數(shù)；c為內(nèi)聚力；φ為內(nèi)摩擦角；Wi為土條體自重；li為土條弧長；αi為土條中點(diǎn)法線與豎直線的夾角；而mαi可以表示為

mαi=cosαi+tanφtanαiF

鑒于有限元強(qiáng)度折減法在邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中無需假定滑動(dòng)面形式和位置即可獲得安全系數(shù)的優(yōu)勢，除按上述規(guī)范要求外，另通過有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算堆場的靜力穩(wěn)定性。安全系數(shù)可以表示為

c=cFφ=arctantanφF（3）

式中，c*和φ*為折減后的土體強(qiáng)度參數(shù)。

2.2" 動(dòng)力穩(wěn)定性計(jì)算方法

擬靜力法是各類規(guī)范中邊坡穩(wěn)定性評價(jià)較為通用的方法，因此動(dòng)力計(jì)算首先選用擬靜力法分析堆體的地震安全性。但對于設(shè)防烈度為8度、峰值加速度為0.2g的尾礦庫，《規(guī)范2》要求除按擬靜力法計(jì)算外，尚應(yīng)進(jìn)行專門的動(dòng)力計(jì)算。動(dòng)力計(jì)算宜采用時(shí)程分析法，應(yīng)選用兩條類似場地和地質(zhì)環(huán)境的地震加速度時(shí)程曲線來模擬地震作用［13］。堆積體的動(dòng)力方程可表示為

Mδ··+Cδ·+Kδ=-Μδ··g（4）

式中：M、C、K分別為堆體的總質(zhì)量矩陣、總阻尼矩陣和總勁度矩陣；δ··、δ·、δ分別為堆體的節(jié)點(diǎn)加速度、速度和位移列陣；δ··g為地震加速度列陣?？傋枘峋仃嘋由各單元尼陣組成，可通過Rayleigh阻尼實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)《規(guī)范1》的要求，以發(fā)生7.0級的地震為計(jì)算依據(jù)，地震持續(xù)時(shí)間應(yīng)為15～30s。因此，文中選用EI-Centro地震波和Kobe地震波，峰值加速度調(diào)整為0.2g，持續(xù)時(shí)間分別為20s和30s，加載方向?yàn)樗较?，來模擬未來發(fā)生大震下的堆體動(dòng)力響應(yīng)。調(diào)整后的地震波加速度時(shí)程曲線如圖2和圖3所示。

2.3" 計(jì)算模型及邊界條件

根據(jù)赤泥堆場的地質(zhì)勘察資料，建立堆場的有限元模型，靜力和動(dòng)力工況下的本構(gòu)模型均為理想彈塑性模型，計(jì)算單元采用彈塑性單元體。在有限元計(jì)算的每一迭代過程中，任意單元的應(yīng)變增量由彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分組成，即

dε=dεe+dεp （5）

彈性部分根據(jù)胡可定律計(jì)算，即

dσ=Dedεe（6）

采用關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的塑性部分根據(jù)塑性位勢理論增量法計(jì)算，即

dεp=dλQσ （7）

由此得到應(yīng)力增量為

dσ=De（dεe－dεp）=（De－Dp）dε=Depdε （8）

式中：Q為塑性位勢函數(shù)；dε為應(yīng)變增量；dεe為彈性應(yīng)變；dεp為塑性應(yīng)變；dσ為應(yīng)力增量；De為彈性剛度矩陣；Dp為塑性剛度矩陣；Dep為彈塑性剛度矩陣。

靜力條件下堆體穩(wěn)定性分析的邊界條件定義為：堆體左側(cè)和右側(cè)施加水平約束，即水平向無位移；豎向計(jì)算區(qū)域由下至上包含強(qiáng)風(fēng)化泥巖層和赤泥堆體層，因此在堆體底邊施加全固定約束，即無水平位移和豎直位移。

地震動(dòng)力邊界條件設(shè)置較為復(fù)雜，其中阻尼采用局部阻尼，材料阻尼系數(shù)定義為0.10。為了保障地震動(dòng)力作用下計(jì)算結(jié)果的可靠性，采用人工邊界條件設(shè)置在計(jì)算模型的外側(cè)，計(jì)算單元網(wǎng)格尺寸為0.05m，以滿足對應(yīng)最大頻率波長的1/8～1/10的劃分要求［7］。

上述靜力計(jì)算中的瑞典圓弧法和簡化Bishop法均采用自編程序計(jì)算，有限元強(qiáng)度折減法和動(dòng)力計(jì)算則通過有限元軟件ANSYS完成。

3" 數(shù)值結(jié)果分析

3.1" 靜力穩(wěn)定性分析

1）有限元強(qiáng)度折減法結(jié)果

通過有限元強(qiáng)度折減法得到赤泥堆體的等效塑性應(yīng)變區(qū)，以塑性應(yīng)變區(qū)貫通為依據(jù)判斷滑動(dòng)面位置，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，滑動(dòng)面的剪出口位于坡腳，塑性區(qū)貫穿至坡肩，滑動(dòng)面是由坡腳剪出口和坡頂破裂口組成的類圓弧，破裂口距臨空面為44.76m，計(jì)算得到的堆體安全系數(shù)為1.75。

2）瑞典圓弧法結(jié)果

采用瑞典圓弧法自編程序計(jì)算赤泥場的靜力穩(wěn)定性，通過圓弧法搜索出堆體的滑動(dòng)面如圖5所示［16］。建立以坡腳為剪出口的計(jì)算模型，破裂口距臨空面為40.18m，由此得到圓弧法的坐標(biāo)參數(shù)為O（-53，887），圓弧半徑為R=888.6m，通過瑞典圓弧法計(jì)算得到赤泥堆體的安全系數(shù)為1.721。

3）簡化Bishop法結(jié)果

通過自編程序識(shí)別簡化Bishop法對應(yīng)的圓弧坐標(biāo)參數(shù)為O（-61，991），圓弧半徑為R=993m，破裂口距臨空面為47.24m，如圖6所示。通過簡化Bishop法計(jì)算得到赤泥堆體的安全系數(shù)為1.776。

從上述3種方法的計(jì)算結(jié)果可知，有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算的安全系數(shù)居中，為1.75，這是充分考慮了土體為彈塑性介質(zhì)的結(jié)果，且堆體內(nèi)部已形成了連續(xù)、貫通的滑動(dòng)面。瑞典圓弧法計(jì)算結(jié)果較簡化Bishop法結(jié)果小，偏差為3.19％，是因?yàn)槲纯紤]條間力的原因，但兩種方法的結(jié)果差值不大，在土力學(xué)理論偏差范圍之內(nèi)，符合理論預(yù)期。根據(jù)《規(guī)范1》和《規(guī)范2》的要求，對于二等別壩體正常運(yùn)行工況下的最小安全系數(shù)，瑞典圓弧法限值為1.25，簡化Bishop法限值為1.35，上述3種方法的計(jì)算結(jié)果均大于1.35，同樣也滿足《規(guī)范3》中安全等級為一級邊坡一般工況下安全系數(shù)限值為1.35的要求，說明靜力條件下的堆體是安全的，且有足夠的安全儲(chǔ)備。

需要說明的是，瑞典圓弧法和簡化Bishop法的本質(zhì)是極限平衡法，分析對象的特征是剛體，而有限元強(qiáng)度折減法分析對象的特征是彈塑性體，方法之間有一定的區(qū)別。但通過結(jié)果對比可知，強(qiáng)度折減法的結(jié)果與兩種方法的結(jié)果非常接近，因此通過強(qiáng)度折減法可以有效地復(fù)核瑞典圓弧法和簡化Bishop法的計(jì)算結(jié)果，且可獲得堆體的變形特征，從而為靜力穩(wěn)定性評價(jià)的合理性提供了補(bǔ)充依據(jù)。

3.2" 動(dòng)力穩(wěn)定性分析

1）擬靜力法結(jié)果

根據(jù)赤泥堆場所在地區(qū)的地震設(shè)防烈度，為了有效地分析未來一定時(shí)期內(nèi)地震對堆體的影響，采用擬靜力法計(jì)算了7度、8度和9度多遇地震工況下的堆體邊坡安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果分別為F=1.431、F=1.156和F=0.828，如圖7所示。

從圖7可以看出，堆體安全系數(shù)隨地震烈度的增加，表現(xiàn)為線性遞減。按照《規(guī)范1》和《規(guī)范2》的要求，對于二等別壩體特殊運(yùn)行工況下的最小安全系數(shù)，瑞典圓弧法的限值為1.05，簡化Bishop法的限值為1.15，而烈度為7度和8度下的安全系數(shù)均大于1.15，同樣也滿足了《規(guī)范3》中安全等級為一級的邊坡在地震工況下安全系數(shù)為1.15的限值要求，說明堆體在該地區(qū)地震設(shè)防烈度下能夠保證自身穩(wěn)定。

當(dāng)安全系數(shù)F=1.0時(shí)，對應(yīng)的地震烈度接近8.5度，即堆體在0.3g的地震加速度作用下，尚未發(fā)生失穩(wěn)。另外，烈度為9度時(shí)的安全系數(shù)為F=0.828，小于F=1.0時(shí)的極限平衡安全系數(shù)，通常認(rèn)為堆體將發(fā)生失穩(wěn)，但擬靜力法的計(jì)算結(jié)果一般偏于保守，因此，僅從擬靜力法獲得安全系數(shù)來判定堆體發(fā)生失穩(wěn)還需更多的論據(jù)證明。

2）時(shí)程分析法結(jié)果

為了分析赤泥堆體的地震動(dòng)力響應(yīng)，選取堆體上的關(guān)鍵部位為監(jiān)測點(diǎn)，如圖1所示。監(jiān)測點(diǎn)位于堆體中部和頂部，編號為1#和2#，對應(yīng)的高程分別為965.0m和1065.0m。

圖8是EI-Centro波作用下的1#和2#的水平位移時(shí)程曲線。由圖8可知，兩個(gè)測點(diǎn)的位移曲線變化規(guī)律相似，且隨高程的增加，水平位移呈增大的趨勢。1#點(diǎn)最大位移為0.082m，2#點(diǎn)最大位移為0.124m，即位移由高程點(diǎn)965.0m增加至1065.0m，高程變化40m，對應(yīng)的位移增幅為51.22％。

圖9是EI-Centro波作用下的1#點(diǎn)和2#點(diǎn)的加速度時(shí)程曲線，可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)測點(diǎn)的加速曲線變化規(guī)律類似，高程越大加速度峰值越大，隨高程的增加測點(diǎn)加速度有一定的放大趨勢，與邊坡加速度高程放大效應(yīng)的傳統(tǒng)認(rèn)知相符。計(jì)算結(jié)果表明，1#點(diǎn)的峰值加速度為2.648m/s2，對應(yīng)加速度放大系數(shù)為1.324，2#點(diǎn)峰值加速度為3.342m/s2，對應(yīng)的加速度放大系數(shù)為1.671。

圖10是Kobe波作用下的監(jiān)測點(diǎn)水平位移時(shí)程曲線，兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的

曲線變化規(guī)律基本相同，且與圖7中的EI-Centro波對應(yīng)的位移結(jié)果相似。1#點(diǎn)位移最大值為0.071m，2#點(diǎn)位移最大值為0.084m，測點(diǎn)位移增幅為18.31％，但位移變化幅值增量小于EI-Centro波的結(jié)果。

圖11是Kobe波作用下的監(jiān)測點(diǎn)加速度時(shí)程曲線，兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的加速度時(shí)程變化規(guī)律基本相似，1#點(diǎn)加峰值速度為2.504m/s2，加速度放大系數(shù)為1.252，2#點(diǎn)峰值加速度為2.719m/s2，加速度放大系數(shù)為1.359。加速度結(jié)果同樣小于EI-Centro波作用的結(jié)果。

圖12是EI-Centro地震波計(jì)算時(shí)域內(nèi)的動(dòng)力安全系數(shù)時(shí)程曲線，安全系數(shù)的變化與輸入波形類似，具有明顯的波動(dòng)特點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果表明，堆體的平均安全系數(shù)為1.335，最小安全系數(shù)為1.129，安全系數(shù)均大于1，說明堆體在地震作用下具有一定的可靠性。

圖13是整個(gè)Kobe地震波計(jì)算時(shí)域內(nèi)的動(dòng)力安全系數(shù)時(shí)程曲線，平均安全系數(shù)為1.305，最小安全系數(shù)為1.072，安全系數(shù)小于EI-Centro波作用的結(jié)果，但也均大于1，說明堆體也是可靠的。

3.3" 安全系數(shù)對比及穩(wěn)定性評價(jià)分析

《規(guī)范1》和《規(guī)范2》在界定堆場的安全系數(shù)時(shí)，以瑞典圓弧法和簡化Bishop法為評價(jià)依據(jù)，給出的下限值分別為1.05和1.15，《規(guī)范3》中一級邊坡地震工況的安全系數(shù)限值也為1.15，因此3種方法在評估堆體特殊工況下的穩(wěn)定性時(shí)，可取限值為1.15的標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用擬靜力法與上述規(guī)范要求方法的本質(zhì)是相同的，均是對象為剛體的極限平衡法，且擬靜力法計(jì)算的結(jié)果要高于上述3種規(guī)范設(shè)定的最高值，因此可判定邊坡穩(wěn)定。采用時(shí)程分析法計(jì)算得到兩種地震波作用下的平均安全系數(shù)均大于規(guī)范限值，但最小安全系數(shù)略小于3種規(guī)范中簡化Bishop法限值1.15的要求，從規(guī)范角度是否可以判定邊坡失穩(wěn)，還需做重點(diǎn)分析。

時(shí)程分析法考慮了堆土體的彈塑性特征，反映了一定的力與變形的關(guān)系。規(guī)范中將安全系數(shù)作為極限平衡法的結(jié)果，僅是從力平衡單一維度出發(fā)來評價(jià)邊坡穩(wěn)定性，特別是安全系數(shù)低于規(guī)范要求時(shí)，其穩(wěn)定性的判定需謹(jǐn)慎。上述3種規(guī)范中，都以擬靜力法為首要評價(jià)依據(jù)，僅《規(guī)范2》中補(bǔ)充了時(shí)程分析法的分析條件。對比時(shí)程分析法結(jié)果，從圖12和圖13可以發(fā)現(xiàn)，雖然兩種地震波作用下的最小安全系數(shù)小于1.15，但就整個(gè)計(jì)算時(shí)域而言，并非所有時(shí)刻對應(yīng)的安全系數(shù)都小于規(guī)范限值，僅是部分時(shí)刻點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果略低，且最大低幅僅為6.78％。SEED［3］

也指出過類似工作的判定，即使邊坡的安全系數(shù)暫時(shí)小于1，也不一定導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，只會(huì)產(chǎn)生一定的永久變形。從上述兩種地震波作用下安全系數(shù)的時(shí)程變化規(guī)律可知，安全系數(shù)低值的分布區(qū)域范圍有限，安全系數(shù)瞬間小于1的瞬時(shí)超載情況并不意味著堆體將發(fā)生完全的失穩(wěn)破壞，因此對堆體的穩(wěn)定性尚不夠成威脅，可以判定堆體是安全的。

4" 結(jié)" 論

本研究以龍塔崖溝干法赤泥堆場為工程背景，采用多種方法進(jìn)行靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析，并與現(xiàn)行規(guī)范的安全系數(shù)限值比較，得出如下結(jié)論。

1）靜力穩(wěn)定性分析中，采用強(qiáng)度折減法計(jì)算的結(jié)果與規(guī)范指導(dǎo)方法得到的結(jié)果基本一致，說明強(qiáng)度折減法在評價(jià)穩(wěn)定性方面具備可行性，獲得的滑動(dòng)面位置和形狀對研判堆積體的薄弱區(qū)具有重要參考價(jià)值。

2）地震動(dòng)力作用下，擬靜力法計(jì)算的安全系數(shù)滿足3種規(guī)范的限值要求，時(shí)程分析法計(jì)算的最小安全系數(shù)均大于1，但略小于規(guī)范中簡化Bishop法的界定標(biāo)準(zhǔn)。通過安全系數(shù)變化曲線以及最小安全系數(shù)的分布區(qū)域可以判定， 堆體并未發(fā)生完全失穩(wěn)，是安全的。

3）干法堆積的赤泥材料，自身仍含有一定的水分，其力學(xué)性能受到飽和度和孔隙度等參數(shù)的影響?；谠O(shè)計(jì)要求，考慮赤泥堆體被壓實(shí)，以總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)作為計(jì)算參數(shù)，可以得到較為理想的計(jì)算結(jié)果。實(shí)踐證明，這一參數(shù)處理簡化了動(dòng)力計(jì)算過程，得到的安全系數(shù)高于同等條件下擬靜力法的結(jié)果，符合力學(xué)預(yù)判結(jié)論。

參考文獻(xiàn)：

［1］" 劉紅帥，薄景山，劉德東.巖土邊坡地震穩(wěn)定性評價(jià)方法研究進(jìn)展［J］.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9（3）：20-27.

LIU Hongshuai，BO Jingshan，LIU Dedong.Development on study of seismic stability evaluation methods of rock-soil slopes［J］.Journal of Institute of Disaster Prevention，2007，9（3）：20-27（in Chinese）.

［2］" 劉建軍，李躍明，車愛蘭.地震載荷下巖質(zhì)邊坡動(dòng)安全系數(shù)評價(jià)［J］.應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2011，28（6）：595-601.

LIU Jianjun，LI Yueming，CHE Ailan.The evaluation for dynamic safety coefficient of rock slope under seismic loading［J］.Chinese journal of applied mechanics，2011，28（6）：595-601（in Chinese）.

［3］" SEED H B.Slope stability during earthquakes［J］.Journal of the soil mechanics and foundations division，1967，93（4）：299-323.

［4］" AUSILIO E，CONTE E，DENTE G.Seismic stability analysis of reinforced slopes［J］.Soil dynamics and earthquake engineering，2000，19（3）：159-172.

［5］" SHYAHI B G.Pseudo-static stability analysis in normally consolidated soil slopes subjected to earthquake［J］.Teknik Dergi/Technical Journal of Turkish Chamber of Civil Engineering，1998，9（12）：457-461.

［6］" 肖松春.滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和滑坡穩(wěn)定性量化評分方法的適用性對比研究——以湖南衡東某風(fēng)電場公路切坡為例［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2018，45（3）：159-164.

XIAO Songchun.Comparison of the landslide stability calculation and landslide stability evaluation method：a case of the cutting slope of a wind farm in Hengdong，Hunan［J］.Hydrogeology amp; engineering geology，2018，45（3）：159-164（in Chinese）.

［7］" 鄭穎人，趙尚毅，李安洪，等.有限元極限分析法及其在邊坡中的應(yīng)用［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［8］" 高翔，朱永濤，張少雄.赤泥堆場靜動(dòng)力試驗(yàn)與穩(wěn)定性分析研究［J］.水利建設(shè)與管理，2020，40（6）：4-8.

GAO Xiang，ZHU Yongtao，ZHANG Shaoxiong.Analysis and study of static dynamic test and stability of red mud disposal site［J］.Water conservancy construction and management，2020，40（6）：4-8（in Chinese）.

［9］" 張柏玲，朱占元，凌賢長，等.某赤泥堆壩加固方案研究與施工過程仿真分析［J］.巖土力學(xué)，2007，28（6）：1280-1284.

ZHANG Bailing，ZHU Zhanyuan，LING Xianchang，et al.Research of reinforcement plan for red mud dam and construction processes emulation analysis［J］.Rock and soil mechanics，2007，28（6）：1280-1284（in Chinese）.

［10］饒平平.拜耳法干式赤泥基本特性及堆場運(yùn)行特征分析［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，18（3）：340-344.

RAO Pingping.Analysis on basic characteristics of Bayers dry red mud and the operation feature of the yard［J］.Journal of engineering geology，2010，18（3）：340-344（in Chinese）.

［11］李明陽.拜耳法氧化鋁廠干法赤泥堆場的邊坡穩(wěn)定分析［J］.貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，35（4）：38-41.

LI Mingyang.Stability analysis on side slope of the dry red mud disposal site in alumina refinery with Bayer process［J］.Journal of Guizhou University of Technology（natural science edition），2006，35（4）：38-41（in Chinese）.

［12］王文松，尹光志，魏作安，等.基于時(shí)程分析法的尾礦壩動(dòng)力穩(wěn)定性研究［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，47（2）：271-279.

WANG Wensong，YIN Guangzhi，WEI Zuoan，et al.Study of the dynamic stability of tailings dam based on time-history analysis method［J］.Journal of China University of Mining amp; Technology，2018，47（2）：271-279（in Chinese）.

［13］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50863—2013［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2013.

［14］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.干法赤泥堆場設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50986—2014［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

［15］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范：GB 50330—2013［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［16］盧玉林，薄景山，陳曉冉，等.瑞典圓弧法積分模型的邊坡穩(wěn)定性解析計(jì)算［J］.應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2017，34（2）：257-263.

LU Yulin，BO Jingshan，CHEN Xiaoran，et al.Analytical formulation of slope stability based on Sweden arc integral model［J］.Chinese journal of applied mechanics，2017，34（2）：257-263（in Chinese）.

（編輯" 李坤璐）