FLAC3D强度折减法在排土场边坡稳定性分析中的应用.pdfVIP

巨葱圈 露天采矿技术 2013年第7期 ·13· FLAC3D强度折减法在排土场边坡稳定性分析中的应用 郝全明，李 帅，高国强，刘 斌 (内蒙古科技大学矿qk-r程学院，内蒙古 包头 014010) 摘 要：将FLAC3D软件和强度折减法相结合，应用于露天矿排土场边坡的稳定性分析，采用位移突变 判据和塑性区贯通判据来判断边坡是否发生失稳破坏，最后求出边坡的稳定性系数。用FLAC3D强度折减法 计算边坡稳定系数比直接输入 solve命令求解时速度快、更直观、更方便。 关键词：FLAC3D；强度折减法；稳定系数 中图分类号：TD824．7 文献标识码：B 文章编号：1671—9816(2013)07—0013—03 FLAC3D是由美国Itasca公司开发的一个三维 原理是首先将边坡强度参数粘聚力c和内摩擦角 有限差分程序，其原理是采用快速拉格朗日有限差 同时除以折减系数 ，，得到一组新的c和 值，然后 分法。目前，FLAC3D软件已广泛应用于边坡稳定性 将新的c和 值作为一组新的材料参数输人计算， 评价、拱坝稳定分析、地下矿床开采、隧道工程、支护 不断增加F的值 ，直到边坡达到极限状态，发生失稳 设计等多个领域 ”【。在计算边坡稳定性系数时，直接 破坏，这时所对应的F的值即为边坡的稳定性系数。 在FLAC3D软件中输入 solve命令求解的方法，计算 用公式表示如下： 速度慢，所需要的运算时间长，不够直观。本文则另 tan~p=(tan~)F 辟他径，采用将 FLAC3D软件和强度折减理论相结 c =clF 合的方法来求解边坡稳定性系数。 式中：F为折减系数；c、分别为岩土边坡最初 的粘聚力和内摩擦角；c、 分别为经过折减后的 I FLAC3D软件简介 粘聚力和 内摩擦角[31。 FLAC3D包含 I1种材料本构模型，分别是空单 3 边坡发生失稳破坏的判据 元模型、3种弹性模型(正交各向异性、各向同性、横 向各向同性)、7种塑性模型 (应变硬化／软化模型、 本文采用的强度折减法判断边坡是否失稳破坏 摩尔一库仑模型、双线性应变硬化，软化多节理模型、 的依据主要有： Druker—Prager模型、D—Y模型、修正的剑桥模型、多 1)位移突变判据 。由理想弹塑性材料构成的边 节理模型)。FLAC程序采用快速拉格朗日方法，它 坡进入极限状态时，必然是其中一部分岩土材料相 基于显示差分法求解运动方程和动力方程，将计算 对于另一部分发生无限制的滑移。随着折减系数的 区域划分为若干个单元。FLAC3D具有功能强大的 变化，边坡结点的位移也会发生变化，并且位移存在 自动三维网格生成器，内部定义了多种基本的单元 突变现象，如果边坡结点的位移发生突变，则说明边 形状，在生成 比较复杂的三维网格时，可 以利用 坡发生失稳破坏 。 FISH语言来 自定义单元形状，然后组合这些基本单 2)塑性区贯通判据。边坡失稳破坏可以看成是 元即可[2】。 塑性区逐渐发展、扩大直至贯通而进入完全塑流状 态，无法继续承受荷载的过程。该判据认为随着折减 2 强度折减法的原理 系数的增大，坡体内部分区域将产生不同程度的塑 在采用强度折减理论分析边坡的稳定性