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频繁发生的滑坡地质灾害和日渐高陡的露天矿危险边坡让人们认识到边坡稳定性研究意义重大而且任重道远。边坡稳定性分析方法很多,但多存在这样那样的缺陷或不足。传统极限平衡法虽满足静力平衡,简单易用,但是它将滑体视为刚体,没有考虑材料的应力与应变,而且需要事先假定滑移面的形状和位置,存在着危险滑动面确定困难、计算模型过于简化的缺点;极限分析法很难考虑复杂荷载及环境条件的变化,对渗流等因素也难反映;有限单元法不但满足力的平衡条件,而且考虑了材料的应力应变关系,使得计算结果更加精确合理,但以前的有限元法没有考虑材料的非均匀性,在材料的破坏机理分析上也存在缺陷;FLAC有限差分法同样没有考虑材料的非均匀性等。 岩土材料的失稳破坏并不是瞬间便发生破坏,而是一个由局部破坏逐渐扩展以至贯通形成滑移的渐进过程,这个观点早就被人们所接受,但如何模拟渐进式破坏的过程却由于数学处理上的困难而不易实现。应用离散元法可以模拟边坡的渐进破坏过程,但是单元边上的法向刚度和切向刚度参数却难于取值,往往凭主观估计,计算结果的真实性很成问题。本文从揭示边坡渐进破坏规律的目的入手,将强度折减法引入岩石破裂过程分析系统RFPA2D,形成RFPA2D强度折减法(RFPA2D-SLOPE),为边坡稳定性分析提供了一种新的有限元分析途径。 运用RFPA2D-SLOPE对均质土坡不同坡角情况下的破坏、层状岩质边坡、含单一软弱结构面以及含两组节理的岩质边坡失稳破坏进行算例分析,还对水压作用下边坡失稳破坏过程进行了数值模拟分析,验证了RFPA2D-SLOPE的合理性,同时也展现了该系统与其它分析方法的不同之处:与传统极限平衡法相比,它无须对破坏面位置和形状进行任何假定便可以自动产生破坏面并得到相应的安全系数;与其它多数有限元方法相比,该系统可以进行复杂外界条件下任意形状的边坡稳定性分析,并能模拟边坡的整个渐进破坏过程,而且可以同时考虑剪切破坏和拉伸破坏,使分析更切合实际。 根据南芬露天矿的工程地质资料以及滑坡特征调查,确定在滑坡中起主要控制作用的岩体及断层,在此基础上对几种岩体进行了取样,然后进行力学性质物理实验获得真实准确的数据后根据资料建立了滑坡前边坡的还原模型,运用RFPA2D-SLOPE分析系统对典型破坏的两个剖面进行了整个边坡破坏过程的数值模拟,结合有关资料对滑坡机理进行分析的基础上提出了锚杆支护的构想,并利用RFPA2D-SLOPE对滑坡严重段台阶进行了不加固、部分加固和全加固稳定性数值模拟与分析。为提出边坡防治建议打下基础的同时也进一步验证了RFPA2D-SLOPE系统优越的又一特性:不仅可以用来进行边坡稳定性分析,还可以考虑支挡结构与岩土体之间的相互作用。