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為研究?jī)鋈谘h(huán)作用對(duì)寒區(qū)礦山邊坡危巖穩(wěn)定性的影響，首先，利用有限元分析軟件ABAQUS和強(qiáng)度折減法，并結(jié)合Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則對(duì)礦山邊坡危巖算例進(jìn)行數(shù)值分析。其次，以數(shù)值計(jì)算不收斂作為模型失穩(wěn)破壞判據(jù)，分別計(jì)算不同凍融循環(huán)次數(shù)下的邊坡危巖安全系數(shù)。最后，通過(guò)與極限平衡法計(jì)算所得的理論安全系數(shù)比較驗(yàn)證有限元分析結(jié)果的可靠性。結(jié)果表明：邊坡危巖安全系數(shù)隨凍融循環(huán)次數(shù)增加呈下降趨勢(shì)，其初期下降趨勢(shì)較其他階段要更快；且有限元計(jì)算與極限平衡法計(jì)算所得安全系數(shù)相差較小，分析結(jié)果可為寒區(qū)礦山邊坡安全分析提供參考。

計(jì)算說(shuō)明書(shū)：

（1）案例背景：我國(guó)寒區(qū)面積約為國(guó)土面積的75%，其中季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)占國(guó)土面積的58.9%，主要集中在東北和西部地區(qū)，在極端氣溫下南方地區(qū)也存在季節(jié)性?xún)鐾粒ㄈ?008年），近年來(lái)隨著東北振興、西部大開(kāi)發(fā)及中部崛起戰(zhàn)略的實(shí)施，寒區(qū)巖體工程建設(shè)活動(dòng)越來(lái)越多，面臨更多的巖體凍融破壞問(wèn)題。如在寒區(qū)危巖體或者邊坡工程中，地表水滲透到巖體內(nèi)部，滲透水在低溫作用下對(duì)巖體產(chǎn)生凍脹破壞，并且在反復(fù)凍融作用下，整個(gè)邊坡或危巖體的穩(wěn)定性持續(xù)劣化進(jìn)而產(chǎn)生滑移破壞。

（2）計(jì)算任務(wù)：在2D平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)凍融循環(huán)作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環(huán)作用下由于水分凍脹產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)危巖體結(jié)構(gòu)面的作用，考慮凍融循環(huán)作對(duì)危巖體組成材料的力學(xué)性能弱化（如抗剪強(qiáng)度參數(shù)的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。該模型可以準(zhǔn)備判斷危巖體是否發(fā)生破壞，具有科研和工程實(shí)踐價(jià)值。

（3）設(shè)備基本參數(shù)：CPU為“Intel(R) Xeon(R) CPU i5-6300HQ @ 2.30GHz”;內(nèi)存為“8.0GB”；顯卡為“Nvdia MX150”,64為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

（4）采用Standard求解器進(jìn)行模擬；模型利用2D可變形殼型平面模型；用Mohr—Coulomb準(zhǔn)則作為破壞準(zhǔn)則，利用非對(duì)稱(chēng)矩陣求解器求解，考慮土體自重力。所有單元類(lèi)型采用平面應(yīng)變單元（CPE4），網(wǎng)格控制屬性為四邊形掃掠技術(shù)。

（5）計(jì)算耗時(shí)：依據(jù)危巖體尺寸的不同計(jì)算時(shí)間有長(zhǎng)有短，但都遠(yuǎn)低于3D模型模擬所需時(shí)間。

（6）分析：
    （a）利用2D可變形模型，將3維危巖體降維成2維平面，極大地提高了計(jì)算效率；
    （b）凍融循環(huán)作用在ABAQUS可通過(guò)用戶(hù)子程序umat對(duì)材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)定義，或者利用場(chǎng)變量定義，實(shí)現(xiàn)方式較為便捷。
    （c）模擬結(jié)果與理論上所得較為符合。