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)分析需要使用數(shù)值方法，最典型的有三大類方法：極限平衡法，極限分析法和各種各樣的數(shù)值模擬法，極限分析法和數(shù)值模擬法(FEM,BEM，DEM等)超出了本課程的范圍，在此我們只討論極限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)。

1 引言為了滿足課外創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分的要求，選擇了一個(gè)相對(duì)開放的學(xué)習(xí)和研究項(xiàng)目---邊坡穩(wěn)定性分析。在這個(gè)小型項(xiàng)目中，我們將使用一個(gè)名叫HYRCAN的軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。HYRCAN與SLIDE的原理一樣，都是利用極限平衡法LEM求解邊坡穩(wěn)定性的安全系數(shù)。

1 引言二維極限平衡穩(wěn)定性分析是巖土工程實(shí)踐中最常用的分析方法。隨著計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，三維極限平衡穩(wěn)定性逐漸被引入到實(shí)踐中，從而能夠分析更復(fù)雜的幾何形狀以及更復(fù)雜的破壞機(jī)理【三維極限平衡巖石邊坡穩(wěn)定性分析流程(PLE) [兩種地層+一個(gè)軟弱滑動(dòng)面]】。本文介紹了一個(gè)露天礦的三維極限平衡邊坡穩(wěn)定性分析，特別強(qiáng)調(diào)了巖體各向異性對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。

這個(gè)筆記通過(guò)一個(gè)巖石邊坡的穩(wěn)定性分析簡(jiǎn)要描述了PLE 3D的工作流程，模型包括兩個(gè)不同性質(zhì)的地層和一個(gè)軟弱滑動(dòng)面。2 分析步驟盡管三維極限平衡分析與二維極限平衡分析的基本原理相同，但3D分析比2D分析的操作過(guò)程要復(fù)雜得多。

，而對(duì)于塑性失效準(zhǔn)則（主要承端面全部進(jìn)入塑性），結(jié)構(gòu)的極限承載能力為膝部端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的加載值，而這就是典型的利用極限載荷法確定結(jié)構(gòu)承載極限的例子相比于應(yīng)力分類設(shè)計(jì)，極限載荷法實(shí)際就是使用各種方式直接對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析，通過(guò)典型部位的力-位移曲線，力-應(yīng)變曲線等，根據(jù)一定的塑性失效準(zhǔn)則判斷結(jié)構(gòu)極限承載能力的方法

國(guó)內(nèi)外研究人員提出了各種理論和數(shù)值模擬方法評(píng)價(jià)降雨條件下邊坡的穩(wěn)定性，包括極限平衡法、極限分析法和數(shù)值模擬方法，如有限元法、有限差分法、離散元法等[4]。趙衡等[5]利用FLAC3D軟件對(duì)某路塹邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得出邊坡破壞方式為對(duì)稱破壞，并提出斜坡穩(wěn)定性極限平衡計(jì)算方法。喬翔等[6]針對(duì)某公路邊坡的剖面模型，采用極限平衡法對(duì)坡體不同部位進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并根據(jù)受力分析提出合理的邊坡加固方案。

本文邊坡誘導(dǎo)破壞使用的并不是上述幾個(gè)因素。重力放大法誘導(dǎo)破壞是有限元理論中經(jīng)常遇到的一個(gè)方法，這種情況在現(xiàn)實(shí)中基本不會(huì)發(fā)生。但是誘導(dǎo)邊坡破壞會(huì)強(qiáng)制性的產(chǎn)生滑裂面，對(duì)邊坡的漸變破壞分析可以提供一定的參考。

邊坡穩(wěn)定性分析是經(jīng)典土力學(xué)最早試圖解決而仍未圓滿解決的課題。自 1927 年弗倫紐斯提出圓弧滑動(dòng)法以來(lái)，至今已出現(xiàn)數(shù)十種土坡穩(wěn)定分析法。對(duì)于勻質(zhì)土坡，傳統(tǒng)方法主要有：極限平衡法、極限分析法和滑移線場(chǎng)法等。就目前工程應(yīng)用而言，主要還是極限平衡法， 但需要事先知道邊坡的滑動(dòng)面位置和形狀；傳統(tǒng)極限平衡方法尚不能搜索出邊坡的危險(xiǎn)滑動(dòng)面以及相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)。

隨著計(jì)算巖土力學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在三維邊坡穩(wěn)定性分析正逐漸流行起來(lái)，其中最典型的數(shù)值分析工具是FLAC3D, 3DEC和RS3，最典型的極限平衡法分析工具是Slide3和PLE3。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要討論了使用極限平衡法進(jìn)行的三維采礦邊坡穩(wěn)定性分析。

本文主要介紹DeepEX中邊坡穩(wěn)定性分析的常用方法以及操作步驟，并利用實(shí)際案例進(jìn)行演示驗(yàn)證。1.常用分析方法目前常用的邊坡穩(wěn)定分析方法主要有：極限平衡分析法、數(shù)值分析法以及極限平衡和數(shù)值分析相結(jié)合的方法。數(shù)值分析法可以對(duì)邊坡施工過(guò)程進(jìn)行模擬，反映邊坡周圍復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，考慮土體本構(gòu)等影響。但是其概念較難理解，計(jì)算速度慢，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求較高，因此使用較少。

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。

通過(guò)對(duì)邊坡的尺寸和坡形、邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、所處的地質(zhì)環(huán)境、形成的地質(zhì)歷史、變形破壞形跡，以及影響其穩(wěn)定性的各種因素的研究，判斷邊坡演變階段和穩(wěn)定狀況。 ②極限平衡分析法。把可能滑動(dòng)的巖、土體假定為剛體，通過(guò)分析可能滑動(dòng)面，并把滑動(dòng)面上的應(yīng)力簡(jiǎn)化為均勻分布，進(jìn)而計(jì)算出邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。 ③數(shù)值分析法。

2D邊坡.rar二維均質(zhì)土坡穩(wěn)定性分析1、問(wèn)題分析：均質(zhì)土坡，邊坡坡角θ=45°，土體容重Υ=20KN/m，黏聚力c=12.38kPa,摩擦角Φ=20°。若按極限平衡法分析，本算例的土坡穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)為1.0。

(3D Open Pit Analysis)和三維極限平衡巖石邊坡穩(wěn)定性分析流程(PLE) [兩種地層+一個(gè)軟弱滑動(dòng)面]中，通過(guò)輸入地層和邊坡的坐標(biāo)(xls文件)建立了三維模型。

1 引言露天采礦邊坡與土木工程邊坡的一個(gè)顯著區(qū)別是露天采礦邊坡是由連續(xù)的臺(tái)階組成,因此臺(tái)階的設(shè)計(jì)對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 需要使用各種各樣的分析方法和軟件, 從極限平衡法(SLIDE, Slope/W)到連續(xù)性的數(shù)值分析(FLAC, FLAC3D, RS2)再到不連續(xù)的數(shù)值分析(UDEC, 3DEC)。

這種分析方法比較簡(jiǎn)單，目前主要應(yīng)用在極限平衡法分析中。不過(guò)，為了研究更復(fù)雜的巖土應(yīng)力和應(yīng)變行為，需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)值模擬(Dynamic Modeling)，F(xiàn)LAC, Plaxis, RS目前都可以作這樣的分析。 Newmark的分析類型有三種：剛性、耦合或不耦合。本項(xiàng)目使用剛性方法，通過(guò)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地震記錄[Define Seismic Record]，估算地震引起的邊坡位移。

進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了以有限元法為代表的邊坡數(shù)值計(jì)算方法的快速發(fā)展。降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響研究主要可以從邊坡內(nèi)部滲流場(chǎng)分布規(guī)律和邊坡整體穩(wěn)定性兩方面開展。以下以某邊坡為例，通過(guò)基于有限元的極限平衡法，對(duì)降雨情況下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。首先需根據(jù)原始工程資料，建立有限元分析模型，并劃分有限元網(wǎng)格和設(shè)置邊界條件。邊坡人工填土和地基土的材料參數(shù)取值如表1。

4 結(jié)束語(yǔ)已經(jīng)建立了一個(gè)新的反分析(back analysis)數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建這個(gè)數(shù)據(jù)集的主要目的是調(diào)查真實(shí)案例的巖體參數(shù)強(qiáng)度值以此來(lái)擴(kuò)充巖體參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)具體的計(jì)算過(guò)程不感興趣。另一方面，目前的敏感性分析和概率分析主要應(yīng)用在極限平衡法中，在有限元或離散元中應(yīng)用由于計(jì)算工作量太大而變得不適用，特別是使用FLAC3D或3DEC進(jìn)行反分析計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)。

可以看出，在Newmark 分析中，聯(lián)合了兩組數(shù)據(jù)：(1) 臨界加速度ky，即邊坡達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)的水平地面加速度系數(shù)；(2) 地震圖，記錄了加速度與時(shí)間的關(guān)系。地震圖可以由用戶輸入。所有試驗(yàn)滑移面的Newmark 永久位移將被計(jì)算出來(lái)。具有最大位移的滑移面是臨界滑移面, 輸出將是永久位移而不是安全系數(shù)。

2.高邊坡病害：是對(duì)高邊坡中存在的不同類型失穩(wěn)破壞的統(tǒng)稱，如滑動(dòng)、崩塌、坍塌、傾倒和錯(cuò)落等；規(guī)模上可分為坡體變形、邊坡變形、坡面變形（復(fù)雜性）3.高邊坡病害的空間預(yù)測(cè)方法：(1)坡體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)法；(2)極限穩(wěn)定斜坡比擬法；(3)開挖松動(dòng)區(qū)的數(shù)值分析法；（二）坡體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)高邊坡變形破壞類型坡體結(jié)構(gòu)：控制了邊坡的破壞類型、部位、規(guī)模和破壞模式1.坡體結(jié)構(gòu)以山坡中各種結(jié)構(gòu)面(包括原生結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面