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《裂隙渗流对岩石边坡稳定的影响——渗流、变形耦合作用的dda法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、裂隙渗流对岩石边坡稳定的影响——渗流、变形耦合作用的DDA法第22卷第8期2003年8月岩石力学与工程ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering22(8):1269~1275Aug.,2003裂隙渗流对岩石边坡稳定的影响耦合作用的DDA法张国新(.中国水利水电科学研究院结构材料所北京渗流,变形武晓峰100038)(日本国际航业株式会社东京日本)摘要裂隙中的渗流是岩石边坡失稳的重要因素之一.在最近发展起来的离散型数值方法—DDA法的基础上,考虑裂隙网络中地下水的流动,以及渗流压力与岩石变形的耦合作用,从能量最小原理出发,推求了考虑裂隙渗流
2、情况下岩石系统的瞬时平衡方程及对任意裂隙进行安全评价的局部安全系数.用该方法对日本某隧道的塌方事故进行了模拟分析,数值模拟再现了该隧道破坏的过程.模拟结果表明,由于连续降雨和表面结冰导致岩石裂隙中地下水位升高,过大的水压力致使隧道上部的垂向裂隙张开并向下扩展,最终导致整个岩坡的崩塌.研究结论与日本事故委员会的调查结果一致.关键词渗流力学,裂隙渗流,边坡稳定,DDA法,变形耦合分类号O357-3,Tu451文献标识码A文章编号1000-6915(2003)08-1269?07INFLUENCEoFSEEPAGEoNTHESTABILITYoFRoCKSLoPE—CoUPLINGoF
3、SEEPAGEANDDEFoRMATIoNBYDDAMETHoDZhangGuoxin,WuXiaofeng2ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Belting100038China)(KokusaiKogyoCo.Ltd.,ToAyoJapan)AbstractSeepageiSanimportantfactorinthefailureofrockslope.Theextendeddiscontinuousdeformationanalysis(DDA)methodispresentedbyconsiderin
4、gtheseepageinfracturenetworkandthecouplingofseepageanddeformationofrock.ThelocalsafetyfactoralongthegivenpathCanbecalculated.BytheextendedDDAmethod,thefailureprocessofatunnelinJapanissimulated.Itisshownthatthedirectreasonofthefailureisrainingandicing,whichraisesthelevelofundergroundwaterandca
5、usesthepropagationoffracture.TheresultagreeswiththeinvestigatingconclusionbyAccidentInvestigationCommitteeofJapan.Keywordsseepagemechanics,crackseepage,slopestability,DDAmethod,deformationcoupling1引言岩石边坡的稳定问题是工程界和岩石力学领域的一个重要课题.岩石基础内部一般会含有众多的节理,裂隙等不连续构造,这些不连续构造往往会削弱岩体的强度,成为岩石边坡失稳的起因.同时,它们还是地下水
6、的流动通道.裂隙中的地下水会以渗透压力和水头压力的方式作用在裂隙的两个表面上,这不仅会使沿裂隙面法向的有效应力减少,还会降低缝面的摩擦系数,从而降低裂隙的强度.当裂隙表面的水压力大于法向接触压力时,裂隙会张开,甚至扩展.大量的工程实践表明,一地下水位的上升及裂隙的渗流是岩石边坡失稳的重要原因之2001年l2月l1日收到初稿,2002年2月8日收到修改稿.作者张国新简介:男,1960年生,博士.1989年毕业于清华大学水利水电工程系水工结构专业,现任教授级高级工程师,主要从事计算力学与水工结构方面的研究工作.?l270?岩石力学与工程2003年一【lI.因此,对岩石边坡进行稳定分析
7、时,考虑裂隙渗流的影响十分重要.2沿裂隙网络渗流的模拟裂隙渗流.岩石变形耦合作用的数值分析,传统上以有限元法为主.数值模型可分为两类:连续模型和考虑了单个裂隙节理的不连续模型.连续模型l将有节理裂隙的岩体,按照节理裂隙的密度和分布规律等价地简化成多孔连续介质,并将孔隙率,渗透系数等与渗流相关的参数及岩体的应力状态联系起来,从而求解裂隙体的渗流.变形耦合作用.这种模型只能宏观地考虑裂隙岩体的渗流.变形规律,难以把握局部的实际状况.不连续模型【3l在渗流计算中可以考虑水沿裂隙网络的流
