導航：安全管理網>> 安全論文>> 建筑安全論文>>正文

邊坡內部裂縫導致邊坡破壞的研究

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

全屏查看

內容預覽 [文件共2頁]

本文件共2頁，如需編輯使用，請下載。

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

	文件大小：1.53 MB 共2頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：隧道洞口滑坡體風險分析

上一篇：邊坡主動防護系統(tǒng)加固力簡化計算方法研究

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

邊坡內部裂縫導致邊坡破壞的研究
■夏詩畫１，薛付霞２　■１．重慶交通大學，重慶市?。矗埃埃埃罚矗唬玻锣l(xiāng)市市政設計研究院，河南　新鄉(xiāng)　４５３０００
摘　要：對于內部含有共線缺陷裂縫或由層狀巖體構成的邊坡，將其缺陷簡化為
內部的一組共線裂縫，假設邊坡破壞是由于內部這組共線裂縫擴展導致
的。判斷邊坡是否穩(wěn)定的判據是裂縫尖端等效應力強度因子是否小于
斷裂韌度。運用有限元軟件，假設不同長度、不同間距的共線裂縫，求解
其應力強度因子，研究裂縫長度及裂縫間距不同時，裂縫尖端應力強度
因子的變化規(guī)律。
關鍵詞：邊坡　裂縫　滑動面　斷裂力學
邊坡工程的穩(wěn)定性是工程界長期以來非常關注的問題，目前對邊
坡內部缺陷裂縫擴展導致邊坡破壞的研究并不成熟。對于內部含有共
線缺陷裂縫或由傾斜層狀巖石構成的邊坡等穩(wěn)定性問題，將其缺陷簡
化為內部存在的一組共線裂縫進行分析，認為邊坡的破壞是由巖土體
內部這組共
線的裂縫擴展貫通引起的。本章具體討論邊坡內部共線裂縫對邊
坡穩(wěn)定性的影響。主要研究內容為：假設邊坡的破壞是由其內部缺陷
裂縫擴展貫通所導致的。［１］［２］當邊坡內部有ｎ條等長等間距的裂縫
時，研究裂縫條數ｎ、裂縫長度、裂縫間距對邊坡穩(wěn)定性的影響。
１　斷裂力學理論基礎
邊坡的破壞模式屬于Ⅰ—Ⅱ復合型，位移法求解應力強度因子的
表達式如下［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）
分別為裂縫兩側距離裂縫尖端距離為ｒ的點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計算；Ｋｉ左為裂縫左側點的應力
強度因子，Ｋｉ右為裂縫右側點的應力強度因子。
Ⅰ—Ⅱ復合型裂縫的斷裂判據及破壞準則為為［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復合型裂縫的等效
應力強度因子。
２　數值模擬假設
２．１　裂縫分布
假設邊坡內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
假設邊坡內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分析裂縫的擴展過程。邊坡參數為：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
對內部裂縫間距相同，長度不同的邊坡進行有限元數值分析，得到
結果見表１。裂縫間距ｃ＝１ｍ。
表１　計算結果數據匯總
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　應力強度因子和ａ的關系
圖４?。刷?／ＫⅡ和ａ的關系
通過對以上數據的分析，可以得到如下結論：
（１）圖３為裂縫長度ａ不同的情況下，應力強度因子的變化。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（下轉第１３頁）
·１０·
２０１５年第５期（總第１５８期）　　　　　　　　　　　　　　江西建材　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　應用研究
閱覽、書畫、音樂欣賞等活動內容則表示可有可無。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施（比如可以跳廣場舞的場所），
說明現代趨向于對人文和交際的回歸，而“標準”中的設施較少能提供
此類功能。
建議文化設施的設置內容應首先根據居民的使用需求，強調人文、
交際和互動功能，其次，將部分功能轉為公共產品或者準公共產品，免
費回饋大眾。
２．３．２　體育設施應結合居民的運動習慣設置
湛江市民普遍具有日常體育運動的習慣，在生活水平提高的同時，
對體育設施需求的增長更加顯著。
訪談結果表示，大部分居民反應體育設施的數量嚴重不足，而對僅
有的幾處設施也存在較高程度的不滿，主要原因有三：（１）體育設施單
一，不適合多人參與；（２）室外場地容易受天氣影響；（３）設施面積偏
小，不夠專業(yè)。
調查顯示，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，筆者建議居民運動場館的設置，應結合居民的運動習
慣，增加室內設施面積；可結合建筑底層設置室內運動場地。另外，居
民也表達了體育運動設施免費的期望。
３　結語
城市公共服務設施建設與城市的發(fā)展相輔相成，優(yōu)越的公共服務
設施能吸引資本、人才、技術，提升城市的競爭力；同時城市要進一步提
升發(fā)展動力也需要不斷完善公共服務設施的配套。
在經濟體制改革的大背景下，筆者建議適當地改變機械的配置標
準，讓更多居民參與到規(guī)劃中，提出對各類設施的需求，描述自己的習
慣，設計自己的生活。
參考文獻
［１］高軍波，周春山．西方國家城市公共服務設施供給理論及研究進展
［Ｊ］．世界地理研究，２００９．
［２］趙民，林華．居住區(qū)公共服務設施配建指標體系研究［Ｊ］．城市規(guī)
劃，２００２．
［３］葉大華．居住區(qū)公共服務設施建議［Ｊ］．城市規(guī)劃，２００１．
［４］顧鳴東，尹海偉．公共設施空間可達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．基本公共服務設施布局均等化研究進展
［Ｊ］．經濟論壇，２０１１．
［６］劉曉鐘，吳金詳．北京市居住區(qū)配套設施典型調研［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）應力強度因子的變化的趨于緩慢，因此應力強度因子不
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
對內部裂縫長度相同，間距不同的邊坡進行有限元數值分析，得到
結果見表２。裂縫長度ａ＝０．５ｍ。
表２　計算結果數據匯總
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
通過對以上數據的分析，可以得到如下結論：
（１）圖５為裂縫尖端距離ｃ不同的情況下，應力強度因子的變化。
從圖中可以看出：隨著裂縫尖端距離ｃ的增加，ＫⅠ 、ＫⅡ 逐漸減??；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的增加應力強度因子的變化的趨于緩慢，因此應力強度因子不會
隨ｃ的增加而無限減小，是有界的。
圖５　應力強度因子和ｃ的關系
　?。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復合型，但是更趨近于Ⅰ型。
圖６?。刷?／ＫⅡ和ｃ的關系
４　結論
本文假設邊坡內部存在一組等長等間距的共線裂縫，邊坡的失穩(wěn)
破壞是由內部等長等間距共線裂縫擴展所引起的，當邊坡內部存在裂
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，得到如下結論：
（１）對于內部共線裂縫導致邊坡破壞的問題，其破壞類型為Ⅰ －Ⅱ
復合型，但是更趨近于Ⅰ型。（２）裂縫長度ａ、裂縫尖端距離ｃ對應力
強度因子的影響比較明顯，但隨著ａ、ｃ的變化，應力強度因子的變化是
有界的。
參考文獻
［１］朗惠芳，代彤．基于裂紋線場分析法的滑坡失穩(wěn)機理分析［Ｊ］．山西
建筑，２００９，５５（１７），１０５－１０６．
［２］徐靖南，朱維申．壓剪應力作用下共線裂紋的強度判定［Ｊ］．巖石力
學與工程學報，１９９５，１４（４），３０６－３１１．
［３］程勒，趙樹山．斷裂力學［Ｍ］．北京：科學出版社，２００６．
［４］王桂堯，孫宗顧，徐紀成．巖石壓剪斷裂機理及強度準則的探討
［Ｊ］．巖土工程學報，１９９６，１８（４），６８－７４．
［５］張皕龍，郭小明，王向東．黏土坡穩(wěn)定性的斷裂力學分析［Ｊ］．東南
大學學報，自然科學版，２０１０，４０（５），１０２９－１０３３．
·１３·

網友評論 more

建筑安全論文最新內容

03-04