導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 建筑安全論文>>正文

邊坡內(nèi)部裂縫導(dǎo)致邊坡破壞的研究

文檔作者：夏詩畫１，薛付霞２文檔來源：１．重慶交通大學(xué) ２．新鄉(xiāng)市市政設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年12月27日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?1.53 MB 共2頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共2頁]

本文件共2頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?.53 MB 共2頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會員免費(fèi)）

上一篇：邊坡主動防護(hù)系統(tǒng)加固力簡化計(jì)算方法研究

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

邊坡內(nèi)部裂縫導(dǎo)致邊坡破壞的研究
■夏詩畫１，薛付霞２　■１．重慶交通大學(xué)，重慶市?。矗埃埃埃罚?；２．新鄉(xiāng)市市政設(shè)計(jì)研究院，河南　新鄉(xiāng)?。矗担常埃埃?
摘　要：對于內(nèi)部含有共線缺陷裂縫或由層狀巖體構(gòu)成的邊坡，將其缺陷簡化為
內(nèi)部的一組共線裂縫，假設(shè)邊坡破壞是由于內(nèi)部這組共線裂縫擴(kuò)展導(dǎo)致
的。判斷邊坡是否穩(wěn)定的判據(jù)是裂縫尖端等效應(yīng)力強(qiáng)度因子是否小于
斷裂韌度。運(yùn)用有限元軟件，假設(shè)不同長度、不同間距的共線裂縫，求解
其應(yīng)力強(qiáng)度因子，研究裂縫長度及裂縫間距不同時，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度
因子的變化規(guī)律。
關(guān)鍵詞：邊坡　裂縫　滑動面　斷裂力學(xué)
邊坡工程的穩(wěn)定性是工程界長期以來非常關(guān)注的問題，目前對邊
坡內(nèi)部缺陷裂縫擴(kuò)展導(dǎo)致邊坡破壞的研究并不成熟。對于內(nèi)部含有共
線缺陷裂縫或由傾斜層狀巖石構(gòu)成的邊坡等穩(wěn)定性問題，將其缺陷簡
化為內(nèi)部存在的一組共線裂縫進(jìn)行分析，認(rèn)為邊坡的破壞是由巖土體
內(nèi)部這組共
線的裂縫擴(kuò)展貫通引起的。本章具體討論邊坡內(nèi)部共線裂縫對邊
坡穩(wěn)定性的影響。主要研究內(nèi)容為：假設(shè)邊坡的破壞是由其內(nèi)部缺陷
裂縫擴(kuò)展貫通所導(dǎo)致的。［１］［２］當(dāng)邊坡內(nèi)部有ｎ條等長等間距的裂縫
時，研究裂縫條數(shù)ｎ、裂縫長度、裂縫間距對邊坡穩(wěn)定性的影響。
１　斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ)
邊坡的破壞模式屬于Ⅰ—Ⅱ復(fù)合型，位移法求解應(yīng)力強(qiáng)度因子的
表達(dá)式如下［３］：
ＫⅠ （ｒ，π）＝ Ｅ
（１＋μ）（ｋ＋１） ２π
槡ｒｖ（ｒ，π）＝ Ｅ
４（１＋μ）（１－μ）
２π
槡ｒｖ（４，π） （１）
ＫⅡ （ｒ，π）＝ Ｅ
（１＋μ）（ｋ＋１） ２π
槡ｒｕ（ｒ，π）＝ Ｅ
４（１＋μ）（１－μ）
２π
槡ｒｕ（ｒ，π） （２）
其中，Ｅ為材料的彈性模量，ν為材料的泊松比，ｖ（ｒ，π）和ｕ（ｒ，π）
分別為裂縫兩側(cè)距離裂縫尖端距離為ｒ的點(diǎn)沿裂縫張開方向和裂縫滑
開方向的相對位移，位移可通過ａｎｓｙｓ計(jì)算；Ｋｉ左為裂縫左側(cè)點(diǎn)的應(yīng)力
強(qiáng)度因子，Ｋｉ右為裂縫右側(cè)點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
Ⅰ—Ⅱ復(fù)合型裂縫的斷裂判據(jù)及破壞準(zhǔn)則為為［４］：
Ｋ２Ｅ
Ｋ２ＩＣ
＝１ （３）
Ｋ２Ｅ＝Ｋ２Ｉ＋Ｋ２
Ⅱ （４）
其中，ＫＩＣ為材料的Ⅰ型斷裂韌度，ＫＥ為Ⅰ—Ⅱ復(fù)合型裂縫的等效
應(yīng)力強(qiáng)度因子。
２　數(shù)值模擬假設(shè)
２．１　裂縫分布
假設(shè)邊坡內(nèi)部存在一組等長等間距共線的裂縫，裂縫的長度為
２ａ，中心距為２ｂ，裂縫條數(shù)ｎ＞１。如圖１。其中：裂縫尖端距離２ｃ＝２ｂ
－２ａ。
２．２　邊坡抗滑力假設(shè)
假設(shè)邊坡內(nèi)部存在一組等長等間距共線裂縫，忽略裂縫位置巖土
體的抗滑力，邊坡穩(wěn)定性主要取決于未開裂位置土體的抗滑力，通過坡
腳的傾角為α的面上存在ｎ條長度為２ａ且中心距為２ｂ的共線裂縫
時，在２ａ×ｎ的范圍內(nèi)邊坡的抗滑力為０，如圖２所示，陰影部分巖土體
的抗滑力為０。
３　算例分析
主要通過算例，用Ａｎｓｙｓ分析裂縫的擴(kuò)展過程。邊坡參數(shù)為：坡高
１２ｍ，坡頂寬６ｍ，坡底寬１２ｍ，坡腳正切值為２，如圖２。邊坡土參數(shù)為ρ
＝１．９９１０３ｋｇ·ｍ－３，ｃ＝１８．３６ｋＰａ，φ＝３９．４°，Ｅ＝３０ＭＰａ，ν＝０．３６，ＫＩＣ
＝２０ｋＰａ·ｍ１／２。［５］
３．１　裂縫長度對邊坡穩(wěn)定性的影響
對內(nèi)部裂縫間距相同，長度不同的邊坡進(jìn)行有限元數(shù)值分析，得到
結(jié)果見表１。裂縫間距ｃ＝１ｍ。
表１　計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)匯總
ａ（ｍ） ＫⅠ（ｋＰａｍ０．５） ＫⅡ（ｋＰａｍ０．５） ＫⅠ ／ＫⅡ
１．８３３ ２２．２ １６．８ １．３２
１．１２５ １９．６ １５．１ １．３０
０．７ １７．１ １３．４ １．２８
０．４１７ １５．３ １１．９ １．２９
０．２１４ １３．５ １０．２ １．３２
０．０６３ １２．１ ９．３ １．３０
圖３　應(yīng)力強(qiáng)度因子和ａ的關(guān)系
圖４　ＫⅠ ／ＫⅡ和ａ的關(guān)系
通過對以上數(shù)據(jù)的分析，可以得到如下結(jié)論：
（１）圖３為裂縫長度ａ不同的情況下，應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化。從圖
中可以看出：隨著裂縫長度ａ的增加，ＫⅠ 、ＫⅡ 逐漸增大；但是隨著裂縫
長度ａ的增加，折線的斜率逐漸減小，即隨著ａ的增加（下轉(zhuǎn)第１３頁）
·１０·
２０１５年第５期（總第１５８期）　　　　　　　　　　　　　　江西建材　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　應(yīng)用研究
閱覽、書畫、音樂欣賞等活動內(nèi)容則表示可有可無。分析原因一方面是
由于大量娛樂電器在家庭廣泛使用，居民可以在家里進(jìn)行更為隨意的
文化娛樂活動，或者直接使用城市級的文化設(shè)施；另一方面，居民更趨
向于能提供交流和互動功能的文化設(shè)施（比如可以跳廣場舞的場所），
說明現(xiàn)代趨向于對人文和交際的回歸，而“標(biāo)準(zhǔn)”中的設(shè)施較少能提供
此類功能。
建議文化設(shè)施的設(shè)置內(nèi)容應(yīng)首先根據(jù)居民的使用需求，強(qiáng)調(diào)人文、
交際和互動功能，其次，將部分功能轉(zhuǎn)為公共產(chǎn)品或者準(zhǔn)公共產(chǎn)品，免
費(fèi)回饋大眾。
２．３．２　體育設(shè)施應(yīng)結(jié)合居民的運(yùn)動習(xí)慣設(shè)置
湛江市民普遍具有日常體育運(yùn)動的習(xí)慣，在生活水平提高的同時，
對體育設(shè)施需求的增長更加顯著。
訪談結(jié)果表示，大部分居民反應(yīng)體育設(shè)施的數(shù)量嚴(yán)重不足，而對僅
有的幾處設(shè)施也存在較高程度的不滿，主要原因有三：（１）體育設(shè)施單
一，不適合多人參與；（２）室外場地容易受天氣影響；（３）設(shè)施面積偏
小，不夠?qū)I(yè)。
調(diào)查顯示，羽毛球、游泳和乒乓球是最多居民喜愛的，其次是健身
和慢跑。因此，筆者建議居民運(yùn)動場館的設(shè)置，應(yīng)結(jié)合居民的運(yùn)動習(xí)
慣，增加室內(nèi)設(shè)施面積；可結(jié)合建筑底層設(shè)置室內(nèi)運(yùn)動場地。另外，居
民也表達(dá)了體育運(yùn)動設(shè)施免費(fèi)的期望。
３　結(jié)語
城市公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)與城市的發(fā)展相輔相成，優(yōu)越的公共服務(wù)
設(shè)施能吸引資本、人才、技術(shù)，提升城市的競爭力；同時城市要進(jìn)一步提
升發(fā)展動力也需要不斷完善公共服務(wù)設(shè)施的配套。
在經(jīng)濟(jì)體制改革的大背景下，筆者建議適當(dāng)?shù)馗淖儥C(jī)械的配置標(biāo)
準(zhǔn)，讓更多居民參與到規(guī)劃中，提出對各類設(shè)施的需求，描述自己的習(xí)
慣，設(shè)計(jì)自己的生活。
參考文獻(xiàn)
［１］高軍波，周春山．西方國家城市公共服務(wù)設(shè)施供給理論及研究進(jìn)展
［Ｊ］．世界地理研究，２００９．
［２］趙民，林華．居住區(qū)公共服務(wù)設(shè)施配建指標(biāo)體系研究［Ｊ］．城市規(guī)
劃，２００２．
［３］葉大華．居住區(qū)公共服務(wù)設(shè)施建議［Ｊ］．城市規(guī)劃，２００１．
［４］顧鳴東，尹海偉．公共設(shè)施空間可達(dá)性與公平性研究概述［Ｊ］．城市
問題，２０１０．
［５］孫姍姍，張京祥，李志江．基本公共服務(wù)設(shè)施布局均等化研究進(jìn)展
［Ｊ］．經(jīng)濟(jì)論壇，２０１１．
［６］劉曉鐘，吳金詳．北京市居住區(qū)配套設(shè)施典型調(diào)研［Ｊ］．建筑創(chuàng)作，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
２００６．
（上接第１０頁）應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化的趨于緩慢，因此應(yīng)力強(qiáng)度因子不
會隨ａ的增加無限減小，是有界的。
（２）圖４為裂縫長度ａ不同的情況下，ＫⅠ ／ＫⅡ 的變化。從圖中可
以看出：ＫⅠ ／ＫⅡ 在１．２８到１．３６之間，大于１，因此邊坡的破壞屬于Ⅰ
－Ⅱ復(fù)合型，但是更趨近于Ⅰ型。
３．２　裂縫間距對邊坡穩(wěn)定性的影響
對內(nèi)部裂縫長度相同，間距不同的邊坡進(jìn)行有限元數(shù)值分析，得到
結(jié)果見表２。裂縫長度ａ＝０．５ｍ。
表２　計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)匯總
ｃ（ｍ） ＫⅠ（ｋＰａｍ０．５） ＫⅡ（ｋＰａｍ０．５） ＫⅠ ／ＫⅡ
３．７５ １３．１ １０．１ １．３０
２．３３ １３．９ １０．３ １．３５
１．６３ １４．８ １１．１ １．３３
１．２０ １６．１ １２．１ １．３３
０．９２ １７．６ １３．２ １．３３
０．７１ １８．８ １４．８ １．２７
通過對以上數(shù)據(jù)的分析，可以得到如下結(jié)論：
（１）圖５為裂縫尖端距離ｃ不同的情況下，應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化。
從圖中可以看出：隨著裂縫尖端距離ｃ的增加，ＫⅠ 、ＫⅡ 逐漸減小；但是
隨著裂縫尖端距離ｃ的增加，折線的斜率逐漸減小，即隨著裂縫尖端距
離ｃ的增加應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化的趨于緩慢，因此應(yīng)力強(qiáng)度因子不會
隨ｃ的增加而無限減小，是有界的。
圖５　應(yīng)力強(qiáng)度因子和ｃ的關(guān)系
　?。ǎ玻﹫D６為裂縫尖端距離ｃ不同的情況下，ＫⅠ ／ＫⅡ 的變化。從圖
中可以看出：ＫⅠ ／ＫⅡ 在１．２７到１．３５之間，大于１，因此邊坡的破壞屬
于Ⅰ －Ⅱ復(fù)合型，但是更趨近于Ⅰ型。
圖６?。刷?／ＫⅡ和ｃ的關(guān)系
４　結(jié)論
本文假設(shè)邊坡內(nèi)部存在一組等長等間距的共線裂縫，邊坡的失穩(wěn)
破壞是由內(nèi)部等長等間距共線裂縫擴(kuò)展所引起的，當(dāng)邊坡內(nèi)部存在裂
縫，裂縫位置的抗滑力為０，邊坡的穩(wěn)定由其他不含裂縫的巖土體維持。
通過ＡＮＳＹＳ有限元軟件對算例分析，得到如下結(jié)論：
（１）對于內(nèi)部共線裂縫導(dǎo)致邊坡破壞的問題，其破壞類型為Ⅰ －Ⅱ
復(fù)合型，但是更趨近于Ⅰ型。（２）裂縫長度ａ、裂縫尖端距離ｃ對應(yīng)力
強(qiáng)度因子的影響比較明顯，但隨著ａ、ｃ的變化，應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化是
有界的。
參考文獻(xiàn)
［１］朗惠芳，代彤．基于裂紋線場分析法的滑坡失穩(wěn)機(jī)理分析［Ｊ］．山西
建筑，２００９，５５（１７），１０５－１０６．
［２］徐靖南，朱維申．壓剪應(yīng)力作用下共線裂紋的強(qiáng)度判定［Ｊ］．巖石力
學(xué)與工程學(xué)報(bào)，１９９５，１４（４），３０６－３１１．
［３］程勒，趙樹山．?dāng)嗔蚜W(xué)［Ｍ］．北京：科學(xué)出版社，２００６．
［４］王桂堯，孫宗顧，徐紀(jì)成．巖石壓剪斷裂機(jī)理及強(qiáng)度準(zhǔn)則的探討
［Ｊ］．巖土工程學(xué)報(bào)，１９９６，１８（４），６８－７４．
［５］張皕龍，郭小明，王向東．黏土坡穩(wěn)定性的斷裂力學(xué)分析［Ｊ］．東南
大學(xué)學(xué)報(bào)，自然科學(xué)版，２０１０，４０（５），１０２９－１０３３．
·１３·

網(wǎng)友評論 more

建筑安全論文最新內(nèi)容

12-27