基于Midas GTS的滑坡稳定性及治理工程数值模拟研究

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滑坡是众多地质灾害中较频发的灾害之一,对国民经济及工程建设往往带来巨大威胁。本文以王家坪3号滑坡为例,经过野外实际调查、勘探及室内岩土试验等手段,对研究区的相关地质背景及滑坡的形成机理进行深入探讨;其次,分别采用传递系数法与有限元数值模拟软件对滑坡在不同施工阶段下各工况的稳定性进行了评价;最后,在前述分析评价基础上,对滑坡采取相应的治理措施,并对治理后的滑坡治理工程进行模拟,验证治理方案的合理性。本论文的主要研究内容及结论如下:(1)王家坪3号滑坡为一深层中型推移式黄土基岩混合滑坡。该滑坡空间形态清晰,两侧界较为明显,后壁地势高陡,向中部过渡为宽缓平台,前部呈一面坡延伸于底部秀延河高漫滩上,滑体东部存在一规模较小的次级滑体,西侧受长期流水冲刷,形成高数十米的陡坎。(2)运用传递系数法对滑坡各计算断面在不同工况下进行了稳定性计算,分析评价了滑坡的稳定状态及发展趋势。(3)借助Midas GTS NX对滑坡的Ⅱ-Ⅱ’剖面在路基开挖前后分别进行了数值模拟,模拟结果与传递系数法结果共同表明工程开挖及降雨作用对该滑坡稳定性的影响极大,需对其进行治理。(4)根据滑坡形成机理与稳定性评价结果,对王家坪3号滑坡提出相应的工程措施,并对其治理效果进行数值模拟分析,结果显示:(1)治理后滑坡体内布设抗滑桩处出现较高的应力集中区,说明抗滑桩在治理滑坡的过程中充分发挥了作用,有效的将上部滑体的下滑推力传递至下部的稳定地层;(2)较治理前滑带附近应力集中现象及数值大小、剪应变的范围及滑体位移明显减小;(3)剪力和弯矩云图直观得出最大弯矩处于滑面附近,最大剪力则位于抗滑桩锚固段的中部位置;(4)治理后滑坡的稳定系数满足规范中相关条文的要求,该方案合理可行。(5)无论从位移、最大剪应变还是X向应力云图中,均可见清晰的土拱效应,表明抗滑桩在承担滑坡推力的同时,桩间存在的滑坡土体也充分发挥出自身的作用。位移土拱呈“马鞍形”,主要存在于桩间土体中;应变土拱在桩间及桩后均呈现出不同程度的“驼峰形”分布;应力土拱主要发育于桩间,与应变土拱的分布形态基本相似;随深度变化三种类型的土拱效应在其分布范围和拱厚大小上均呈现出不断减弱的空间特征。
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