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从目前已有的堆石体的监测资料来看,堆石体均存在较大的后期变形,究其原因:研究者之前从连续介质力学的角度认为是材料流变造成,后来通过宏细观研究发现是由于力与水的共同作用导致颗粒破碎,进而引起骨料发生滑移、重新排列造成。相比砂土,堆石料颗粒多为多面体外形,呈点点接触或点面接触且颗粒粒径远大于砂土等散粒体材料,故堆石料在较低的应力水平就会发生严重的颗粒破碎。所以,本文认为在考虑堆石体本构模型的研究中应该也非常有必要考虑颗粒破碎的影响。 本文主要在考虑堆石体颗粒破碎的条件下对G-B本构模型进行改进,并将改进后的G-B亚塑型本构模型二次开发到大型通用的有限元软件 ABAQUS中,并用于乌东德地区金沙江水库库岸小汊头边坡稳定性分析研究中。 本文主要研究内容及结论有以下几个方面: (1)针对目前的堆石体本构模型的研究现状,考虑到堆石料的颗粒破碎是导致堆石体的强度和应力改变及其变形问题的主要原因之一,针相比较砂土而言,堆石料在较低的应力水平下就会发生较为严重的骨料破碎现象,因此,本文主要在考虑堆石体颗粒破碎导致的堆石体孔隙比变化特征条件下,对G-B亚塑型本构模型进行了修正。 (2)针对修正后的G-B亚塑型本构模型推导其雅克比矩阵,并运用隐式的数值积分算法,将修正后的G-B亚塑型本构模型二次开发到在各行业中广泛使用的大型通用有限元分析软件ABAQUS中,并通过常规三轴试验进行了模型的验证。 (3)由于实际存在于乌东德地区金沙江水库库岸的小汊头边坡的下伏基岩以上的材料是周围岩石在力与水等风化作用下而形成的碎石土,碎块石土等,更符合G-B亚塑型模型所适用的堆石体特征,对小汊头边坡下伏基岩用摩尔库伦本构模型并配合强度折减法理论,进行小汊头边坡的稳定性计算和分析,分析结果显示,改进后的G-B亚塑型本构模型能够很好的反映小汊头边坡的稳定性和滑体的位置,并验证了乌东德地区小汊头边坡在天然工况水库正常蓄水位975m高程条件下是稳定的。 (4)小汊头边坡位于乌东德地区金沙江流域水库库岸,由于小汊头边坡在2000m年暴雨季节发生过滑动入江,致使河道堵塞,改走北面,故本文在考虑降雨背景下,由于不同强度降雨时,边坡体内堆石体处于非饱和状态,由表层到底层饱和度逐渐减小,故本文主要通过对小汊头边坡体典型剖面表层分层的方法模拟不同程度暴雨工况下导致的材料劣化比例不同条件下的小汊头边坡的稳定性和塑性区的发展、位移和应力分布及其变化规律等。