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考虑损伤渗流边坡稳定性数值离心加载法分析

许梦飞, 姜谙男, 段龙梅, 焦明伟, 胡雪峰

许梦飞, 姜谙男, 段龙梅, 焦明伟, 胡雪峰. 考虑损伤渗流边坡稳定性数值离心加载法分析[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(11): 2103-2111. DOI: 10.11779/CJGE201911016
引用本文: 许梦飞, 姜谙男, 段龙梅, 焦明伟, 胡雪峰. 考虑损伤渗流边坡稳定性数值离心加载法分析[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(11): 2103-2111. DOI: 10.11779/CJGE201911016
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XU Meng-fei, JIANG An-nan, DUAN Long-mei, JIAO Ming-wei, HU Xue-feng. Centrifugal loading finite element method for slope stability under damage-seepage coupling effect[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2019, 41(11): 2103-2111. DOI: 10.11779/CJGE201911016
Citation: XU Meng-fei, JIANG An-nan, DUAN Long-mei, JIAO Ming-wei, HU Xue-feng. Centrifugal loading finite element method for slope stability under damage-seepage coupling effect[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2019, 41(11): 2103-2111. DOI: 10.11779/CJGE201911016
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考虑损伤渗流边坡稳定性数值离心加载法分析  English Version

  • 1. 大连海事大学道路与桥梁工程研究所,辽宁 大连 116026;
    2. 吉林省交通规划设计院,吉林 长春 130000

基金项目: 国家自然科学基金项目（51678101）; 中央高校基本科研业务费专项资金项目（3132014326）; 吉林省交通运输项目（2017ZDGC-4）
详细信息
    作者简介:

    许梦飞(1989— ),男,博士研究生,从事岩土多场耦合机理及数值模拟方面的研究工作。E-mail: 824599159@qq.com。

    通讯作者:

    姜谙男，E-mail：jiangannan@163.com

  • 中图分类号: TU451

Centrifugal loading finite element method for slope stability under damage-seepage coupling effect

  • 1. Institute of Road and Bridge Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China;
    2. Jinlin Traffic Planning and Design Institute, Changchun 130000, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 为分析损伤-渗流耦合作用下边坡工程的稳定性,建立了基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型。从主应力空间的角度出发推导了损伤作用下Mohr-Coulomb准则的应力回映算法,解决了数值实施过程中应力更新的“奇异点问题”;基于分布迭代法编制了岩石弹塑性损伤-渗流耦合有限元计算程序。将离心加载法与所编程序结合,求解了多场耦合作用下的边坡安全系数,再现了边坡渐进破坏过程中损伤场演化规律,证明了所建数值模型能够较好的描述应力、渗流和损伤作用下,岩石材料的宏观破坏现象。最后对实际边坡工程进行了数值模拟,计算结果为工程安全性评价提供了参考。
    Abstract: An elasto-plastic damage seepage coupling model for rock based on the Mohr-Coulomb criterion is established to analyze slope stability. The stress return method in the principal stress space is given for the Mohr-Coulomb criterion under damage effect to solve the singular point problem during stress updating. The elastoplastic-damage-seepage finite element program for rock is compiled based on the stepwise iterative method. The centrifugal loading method is combined with the program which is used to calculate the factor of safety of slopes under coupling effect, and the damage evolution rules during failure process are represented. Finally, the numerical simulation is done for an actual slope, and the results may provide reference for the evaluation of engineering safety.
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    • 参考文献(16)
  • [1] 郑颖人, 赵尚毅, 时卫民, 等. 边坡稳定分析的一些进展[J]. 地下空间与工程学报, 2001, 21(4): 262-271.
    (ZHENG Ying-ren, ZHAO Shang-yi, SHI Wei-min, et al.Progress in Analysis of Slope Stability[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2001, 21(4): 262-271. (in Chinese))
    [2] 赵尚毅, 郑颖人, 时卫民, 等. 用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]. 岩土工程学报, 2002, 24(3): 343-346.
    (ZHAO Shang-yi, ZHENG Ying-ren, SHI Wei-min, et al.Analysis on safety factor of slope by strength reduction FEM[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2002, 24(3): 343-346. (in Chinese))
    [3] 朱彦鹏, 杨晓宇, 马孝瑞, 等. 边坡稳定性分析双折减法的几个问题[J]. 岩土力学, 2018, 39(1): 331-338.
    (ZHU Yan-peng, YANG Xiao-yu, MA Xiao-rui, et al.Several questions of double reduction method for slope stability analysis[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(1): 331-338. (in Chinese))
    [4] 白冰, 袁维, 石露, 等. 一种双折减法与经典强度折减法的关系[J]. 岩土力学, 2015, 36(5): 1275-1281.
    (BAI Bing, YUAN Wei, SHI Lu, et al.Comparing a new double reduction method to classic strength reduction method for slope stability analysis[J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(5): 1275-1281. (in Chinese))
    [5] 唐春安, 唐烈先, 李连崇, 等. 岩土破裂过程分析RFPA离心加载法[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(1): 71-76.
    (TANG Chun-an, TANG Lie-xian, LI Lian-cong, et al.Centrifugal loading method of RFPA for the failure process analysis of rock and soil structure[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 29(1): 71-76. (in Chinese))
    [6] 曹建建, 邓安. 离心加载有限元方法在边坡稳定分析中的应用[J]. 岩土工程学报, 2006, 28(增刊): 1336-1339.
    (CAO Jian-jian, DENG An.Centrifugal loading finite element method for slope stability analysis[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2006, 28(S0): 1336-1339. (in Chinese))
    [7] 肖武. 基于强度折减法和容重增加法的边坡稳定分析及工程研究[D]. 南京: 河海大学, 2005.
    (XIAO Wu.Slope stability study on strength reduction and gravity increase method and its engineering application[D]. Nanjing: HoHai University, 2005. (in Chinese))
    [8] 王军祥, 姜谙男, 宋战平. 岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅰ):模型建立及其数值求解程序[J]. 岩土力学, 2014, 35(增刊2): 626-637.
    (WANG Jun-xiang, JIANG An-nan, SONG Zhan-ping.Study of the coupling model of rock elastoplastic stress-seepage-damage (I): modelling and its numerical solution procedure[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(S2): 626-637, 644. (in Chinese))
    [9] 陆银龙, 王连国, 杨峰, 等. 软弱岩石峰后应变软化力学特性研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(3): 640-648.
    (LU Yin-long, WANG Lian-guo, YANG Feng, et al.Post-peak strain softening mechanical properties of weak rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(3): 640-648. (in Chinese))
    [10] 袁小平, 刘红岩, 王志乔. 基于Drucker-Prager准则的岩石弹塑性损伤本构模型研究[J]. 岩土力学, 2012, 33(4): 148-153.
    (YUAN Xiao-ping, LIU Hong-yan, WANG Zhi-qiao.Study of elastoplastic damage constitutive model of rocks based on Drucker-Prager criterion[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(4): 1103-1108. (in Chinese))
    [11] 曹文贵, 赵衡, 张玲, 等. 考虑损伤阀值影响的岩石损伤统计软化本构模型及其参数确定方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(6): 1148-1154.
    (CAO Wen-gui, ZHAO Heng, ZHANG ling, et al. Damage statistical softening constitutive model for rock considering effect of damage threshold and its parameters determination method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(6): 1148-1154. (in Chinese))
    [12] 王军祥, 姜谙男, 宋战平. 岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟[J]. 岩土力学, 2015, 36(12): 3606-3614.
    (WANG Jun-xiang, JIANG An-nan, SONG Zhan-ping.An elastoplastic stress-seepage-damage coupling model of rock (Ⅱ): parametric inversion and numerical simulation[J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(12): 3606-3614. (in Chinese))
    [13] 贾善坡, 陈卫忠, 于洪丹, 等. 泥岩隧道施工过程中渗流场与应力场全耦合损伤模型研究[J]. 岩土力学, 2009, 30(1): 19-26.
    (JIA Shan-po, CHEN Wei-zhong, YU Hong-dan, et al.Research on seepage-stress coupling damage model of Boom clay during tunneling[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(1): 19-26. (in Chinese))
    [14] 刘扬, 杨刚, 王军祥, 等. 岩石莫尔-库仑弹塑性损伤本构模型及其主应力隐式返回映射算法研究[J]. 岩土力学, 2017, 38(增刊1): 418-428.
    (LIU Yang, YANG Gang, WANG Jun-xiang, et al.Mohr-Coulomb elastoplastic damage constitutive model of rock and implicit return mapping algorithm in principal stress space[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 38(S1): 418-428. (in Chinese))
    [15] 茹忠亮, 赵洪波. 弹塑性计算中Mohr-Coulomb准则屈服面奇异点处理方法[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2013, 32(4): 486-489.
    (RU Zhong-liang, ZHAO Hong-bo.Methodology for handing singular points on the Mohr-Coulomb yield surface in elasto-plastic computational procedures[J]. Journal of Henan Polytechnic University, 2013, 32(4): 486-489. (in Chinese))
    [16] 赵尚毅, 郑颖人, 张玉芳. 极限分析有限元法讲座——Ⅱ有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨[J]. 岩土力学, 2005, 26(2): 332-336.
    (ZHAO Shang-yi, ZHENG Ying-ren, ZHANG Yu-fang.Study on slope failure criterion in strength reduction finite element method[J]. Rock and Soil Mechanics, 2005, 26(2): 332-336. (in Chinese))
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    1. 马乐，李云，陈晨文. 上软下硬地层CSM整体式止水帷幕施工关键技术. 施工技术(中英文). 2024(11): 97-102 . 百度学术
    2. 陈伟. 复杂富水地层地铁深大基坑渗漏治理技术研究. 施工技术(中英文). 2024(13): 109-114 . 百度学术
    3. 孙立光，朱颖，时刚，王瑜，刘攀，郜新军，朱超杰. 饱和地基中劲芯水泥土墙隔振的二维BEM-FEM耦合分析. 世界地震工程. 2024(04): 164-178 . 百度学术
    4. 任路，秦超，向虎，杨天成，李荣华. 武汉某高层建筑深基坑设计与施工. 施工技术(中英文). 2023(01): 119-124 . 百度学术
    5. 代兴云，应卫超，孙海明. 深基坑承压水组合式处理措施的研究及应用. 城市道桥与防洪. 2023(01): 178-182+23 . 百度学术
    6. 刘树佳. 上海地区特深圆形竖井开挖承压水控制技术及效果. 水资源与水工程学报. 2023(01): 127-134 . 百度学术
    7. 魏斌，刘长斌，康建国，刘畅，杨宇航. 富水软土地区超深基坑CSM施工技术研究. 建筑施工. 2023(01): 18-21 . 百度学术
    8. 刘鹭. 双轮铣深层搅拌工法在复杂城市地下空间开发的应用研究. 福建建设科技. 2023(03): 41-44 . 百度学术
    9. 李成巍，李伟，梁志荣. 紧临越江隧道软土地层深大基坑工程设计与实践. 福建建设科技. 2023(03): 37-40 . 百度学术
    10. 古伟斌，蔡强，郭佰良. CSM双轮铣搅墙特点及其在基坑支护止水帷幕的应用. 广东土木与建筑. 2023(05): 83-86 . 百度学术
    11. 黄开勇，梁志荣，魏祥. 双排型钢等厚水泥土墙在深大基坑中的应用分析. 建筑结构. 2023(S1): 2902-2907 . 百度学术
    12. 王川. 深厚粉细砂地层深搅铣形成防渗墙施工分析. 工程技术研究. 2023(11): 57-59 . 百度学术
    13. 董晓斌，苏定立，胡贺松，李翔，唐孟雄，谢丁，谢小荣. 基于CSM工法的止水帷幕施工技术及设备研究现状. 广州建筑. 2023(06): 55-58 . 百度学术
    14. 郭建飞. 复杂环境下深基坑围护设计施工方法研究. 建设科技. 2022(11): 102-104 . 百度学术
    15. 杨洪杰，崔永高，孙建军. 上海第(9)层减压降水悬挂式隔水帷幕深度的设计方法. 建筑施工. 2022(08): 1758-1760 . 百度学术
    16. 尤田，郭佳嘉. 超深锚碇基础SMC工法槽壁力学性能研究. 世界桥梁. 2022(06): 80-85 . 百度学术
    17. 张芳，韩林芳，赵怡琳，桑运龙，刘学增，高尚，杨研. 富水地区深基坑封底榫槽关键参数研究. 隧道建设(中英文). 2022(11): 1913-1920 . 百度学术
    18. 魏祥，梁志荣，罗玉珊. 软土地区临江深大基坑工程地下水综合控制技术实践. 上海国土资源. 2022(04): 39-43+66 . 百度学术
    19. 李万全，刘德港，田万君，李永贺. 提高水泥土搅拌墙在岩溶地质中入岩速率的研究. 建筑技术开发. 2022(24): 123-125 . 百度学术
    20. 李汉龙，李学军，曾开华，崔猛，刘海林. CSM工法在深厚饱和砂土地基的现场试验研究. 南昌工程学院学报. 2021(01): 45-50 . 百度学术
    21. 李新，黄健，樊海元，陶金海，李昊雨，杨凡林. 复杂场地条件下深基坑围护技术及工程应用研究. 工程建设与设计. 2021(13): 36-38+47 . 百度学术
    22. 丁昊. TRD工法和CSM工法在上海地区超深基坑工程止水帷幕的应用. 上海建设科技. 2021(04): 49-50+53 . 百度学术
    23. 邵勇，李光诚，帅红岩，张玉山. 超深止水帷幕在武汉长江Ⅰ级阶地冲积相基坑支护工程中的选取和应用. 资源环境与工程. 2021(06): 882-886 . 百度学术
    24. 李雄威，何亮，黄开林，秦羽. 承压水条件下基坑抗突涌安全措施分析. 土工基础. 2020(05): 602-606+611 . 百度学术
    25. 蔡忠祥，岳建勇，胡耘. CSM工法等厚度水泥土搅拌墙在紧邻既有建筑深基坑工程中的应用. 四川建筑科学研究. 2020(S1): 32-40 . 百度学术
    26. 冯晓腊，崔德山，熊宗海，莫云. 武汉软土地层特点及深基坑降水研究新进展. 四川建筑科学研究. 2020(S1): 9-17 . 百度学术
    27. 陈用伟，罗仕恒. 双排桩支护结构在直立高边坡中的应用. 广东土木与建筑. 2020(12): 25-28 . 百度学术
    28. 刘动. 深圳地区深基坑开挖地下水控制研究. 勘察科学技术. 2020(06): 43-48 . 百度学术
    29. 陈佳培，唐力. CSM等厚度水泥土搅拌墙在长江漫滩地质上的应用. 河南科技. 2019(28): 83-85 . 百度学术

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  • 收稿日期:  2018-11-15
  • 发布日期:  2019-11-24

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