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1、層狀巖質(zhì)邊坡臨界高度極限分析上限解第39卷第1期2007年1月四川大學(xué)(工程科學(xué)版)JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)V01.39No.1Jan.2007文章編號:1009-3087(2007)01-0044-04層狀巖質(zhì)邊坡臨界高度極限分析上限解李新坡,何思明,徐駿,王成華(中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,四川成都610041)摘要:為了確定層狀巖體邊坡穩(wěn)定的臨界高度,把層狀巖體視為橫觀各向同性材料,采用抗剪強(qiáng)度隨所求方向與層面之間的夾角
2、線性變化的關(guān)系,導(dǎo)出了利用極限分析上限定理計(jì)算層狀巖體邊坡臨界高度的方法.應(yīng)用本方法對文中邊坡進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,對算例中的豎直邊坡,巖層傾角在48.～7O.時,邊坡將發(fā)生順層面的破壞,否則發(fā)生切割層面破壞;另外,三峽庫區(qū)某邊坡的計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際相符.該方法可以用于指導(dǎo)層狀巖體邊坡開挖.關(guān)鍵詞:層狀巖質(zhì)邊坡;臨界高度;極限分析;橫觀各向同性中國分類號:TU457文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ACriticalHeightAnalysisforBeddingRockSlopesUsingtheUpper-boundMethod
3、ofLimitAnalysisLIXin-po,HESi—ruing,XUJun,WANGCheng—hua(1nst.ofMountainHazardsandEn~wnment,ChineseAcademyofSci.,Chengdu610041,China)Abstract:TheCriticalheightofbeddingrockslopeisinvestigatedusingthekinematicapproachoflimitanalysis.Firstly,linearequationsareintr
4、oducedtoexpresstheshearstrengthoflayeredrocks,whichistreatedasatrans—vegseisotropymaterial.Then,onecaseofbeddingrockslopeisinvestigatedandcalculationprocedureisdevel—oped.Finally.apracticalslopewascalculatedusingthemethodproposed.Itisf0undthatwhentheinclinatio
5、nan—eofthelayeredrocksisbetween48.and70.,theslopewillfailalongthelayer.Itisconcludedthattheproposedmethodcanbeusedasguidanceforslopeexcavation.Keywords:beddingrockslopes;criticalheight;limitanalysis;transverseisotropy在極限分析理論中,邊坡(坑壁)的極限高度(臨界高度),是指無支撐邊坡(坑壁)由于自重引
6、起破壞的高度¨.雖然這個極限解不能準(zhǔn)確給出邊坡的自穩(wěn)高度,但它可以給出豎直邊坡未加支撐時所不能超過的最大高度,因此,對指導(dǎo)邊坡的開挖有非常重要的意義.極限分析中給出的經(jīng)典求解豎直邊坡極限高度的公式針對的是均質(zhì)巖土體邊坡.而在實(shí)際收稿日期:2005—12一o6基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40572158);組合抗滑結(jié)構(gòu)作用機(jī)制研究項(xiàng)目(Y10059)作者簡介:李新坡(1978一),男,博士,研究方向:巖土工程與力學(xué).工程中,經(jīng)常遇到層狀巖體開挖形成的邊坡.一些學(xué)者對層狀巖體邊坡的穩(wěn)定性問題進(jìn)行了探討,但由于此
7、類邊坡問題的復(fù)雜性,仍然需要深入研究.文中對如何確定此類邊坡的極限高度進(jìn)行了探討.1層狀巖體不同方向抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定與均質(zhì)巖土體不同,層狀巖體的變形和強(qiáng)度特性具有明顯的各向異性.層狀巖體的層面一般是在沉積過程中形成的,相鄰層巖體的強(qiáng)度有較大差異,多見軟弱夾層.在力學(xué)上,一般可以把這種層狀巖體視為橫觀各向同性材料.】.在層面的任意方向第1期李新坡,等:層狀巖質(zhì)邊坡臨界高度極限分析上限解45上其彈性性質(zhì)是相同的,而在垂直層面方向上表現(xiàn)為各向異性.與層面垂直的軸是材料的彈性旋轉(zhuǎn)對稱軸,其應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系可以由5個彈性系數(shù)
8、來表征J.在考慮層狀巖體的強(qiáng)度特性時,則必須建立相應(yīng)的破壞準(zhǔn)則.對此,張玉軍等提出了一種層狀巖體抗剪強(qiáng)度隨層面夾角改變而變化的經(jīng)驗(yàn)公式J.作者在此基礎(chǔ)上探討了用極限分析上限法,求解層狀巖體邊坡無支撐臨界高度的計(jì)算方法.一般來說,巖體的抗剪強(qiáng)度沿層面方向上具有最低值si,而在垂直層面方向上具有最高值s.當(dāng)預(yù)求抗剪強(qiáng)度方向與層面為任意傾角(見圖1)時,巖體抗剪強(qiáng)
