裂隙性超固结粘土边坡渐进性破坏的有限差分模拟

来源 :中国科学院武汉岩土力学研究所 | 被引量 : 4次 | 上传用户:lj200610819
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裂隙性超固结粘土是一种具有特殊性质的原状粘土,裂隙性、超固结性是它的两个突出特性。首先,裂隙性一方面使得土体在强度上具有一定的方向性,另一方面它使得土体更容易应力集中。其次,超固结或严重超固结作用使得土体具有很强的软化特性。这两个特性再加上几何造成的应力集中因素使得以这种土体组成的边坡具有典型的渐进性破坏的特点。传统的极限平衡法不能考虑边坡的这种破坏机理,因此无法精确地对此类边坡破坏过程进行模拟和稳定性分析。FLAC是一个有限差分程序,它能够进行大变形应力应变渐进性分析,另外还具有可以模拟裂隙性和应变软化的本构模型,这些都很好地针对了裂隙性超固结粘土的强度特点和边坡渐进性破坏的特点。本论文主要用FLAC程序对裂隙性超固结粘土边坡的渐进性破坏进行了模拟和研究。首先,对典型的缓边坡和直立边坡的破坏过程进行了模拟。通过模拟可以看出缓边坡以剪切破坏为主,剪切带的形成并不一定是一条,剪切带的初始形状也不一定是圆弧形。而直立边坡的破坏表现为剪切带与拉裂缝的贯通,拉裂缝也不止一条。另外,本论文还通过追踪边坡中不同处的粘聚力变化,展现了土体的软化过程。这些破坏过程的模拟无疑对更深一步地认识和分析裂隙性超固结粘土边坡破坏特征有重要的意义。其次,对裂隙性和超固结性引起的软化特性分别设计了不同裂隙倾角、不同边坡倾角的算例,分析了裂隙和软化特性对边坡破坏时剪切带的形成过程和形式,以及边坡稳定性的影响。通过分析可以看出,裂隙性是剪切带以及剪切带与拉裂缝贯通形式在发展过程发生很大变化的主要原因,软化特性对应力集中和剪切带的形式有很大的影响。最后,对数值计算中网格划分的疏密和数学物理模型建模范围对计算精度影响进行了讨论。
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