GeoStudio軟件的邊坡穩(wěn)定性分析

余清濤??

摘 要：在對滑坡體穩(wěn)定性進行了詳細的分折計算后，綜合滑坡地質(zhì)環(huán)境背景、滑坡特征以及滑坡形成條件，確定滑坡的各項參數(shù)，運用GeoStuddio軟件對滑坡進行數(shù)值模擬，以驗證數(shù)值計算結(jié)果的正確性。

關(guān)鍵詞：GeoStuddio；數(shù)值模擬；邊坡變形；剪應(yīng)力穩(wěn)定系數(shù)

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.25.090

數(shù)值模擬運用的GeoStudio軟件是由GeoStudio公司研發(fā)的一套專業(yè)、高效而且功能強大的適用于地質(zhì)工程和地質(zhì)環(huán)境模擬計算的仿真軟件。GeoStudio是一套完整的地質(zhì)工程模擬工具，包括了8個模塊，各個模塊作用不同，可以相互結(jié)合從而達到綜合分析的效果。主要采用SLOPE/W模塊和SIGMA/W模塊對已知的邊坡進行穩(wěn)定性分析驗證。

SLOPE/W程序是以極限平衡理論為基礎(chǔ)來分析邊坡穩(wěn)定性的，其分析過程采用瑞典條分法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-Price法（M-P法）等原理，能夠根據(jù)地質(zhì)條件建立起邊坡的模型，并對其穩(wěn)定性加以分析。現(xiàn)今國內(nèi)許多地區(qū)的邊坡采用了此程序進行穩(wěn)定性計算，并且都得到了不錯的成果。本次模擬嘗試對自然工況下的邊坡進行建模分析，用以驗證自然工況的穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果。

SIGMA/W程序是一款用于對巖土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和變形進行有限元分析的專業(yè)軟件。它具有全面的本構(gòu)模型公式，使得這款軟件不但可以對簡單的巖土問題進行分析，也可以對高度復(fù)雜的巖土問題，如線性彈塑性、非線性彈塑性、非線性等進行分析，許多經(jīng)典的土體模型可以使用戶對各種土體或結(jié)構(gòu)材料進行建模分析。

1 SLOPE/W模塊模擬

根據(jù)勘察報告中給出的邊坡的坡形特征和巖土體性質(zhì)，建立工況1條件下邊坡模型并進行模擬分析，其過程如下：

（1）首先進入GeoStudio2007的SLOPE/W模塊，擬選擇Morgenstern-Price法進行分析。

（2）在主界面上創(chuàng)建坐標網(wǎng)格，并將邊坡的AutoCAD圖件按照一定比例在坐標中繪制出來（圖1）。

（3）將邊坡中的坡體、滑動面、滑床分成三個區(qū)塊，并將每一個區(qū)塊的巖土性質(zhì)（包括重度，黏聚力，內(nèi)摩擦角）輸入。

（4）輸出分析結(jié)果進行檢驗，分析結(jié)果見圖2。

根據(jù)分析結(jié)果可知：自然工況下邊坡穩(wěn)定性在1.4～1.6之間，故邊坡穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定，與不平衡傳遞系數(shù)法計算結(jié)果基本一致。

2 SIGMA/W模塊模擬

模擬步驟如下：

（1）將已經(jīng)建立的邊坡模型導(dǎo)入SIGMA/W模塊中；

（2）根據(jù)各個巖土層的巖性特征及巖土體的典型彈性特性值對各巖土層賦值，包括天然容重、彈性模量、泊松比；

（3）對邊坡模型進行有限元區(qū)域網(wǎng)格劃分，格點間距大約為3.5m，設(shè)置單元網(wǎng)格為四邊形和三角形；

（4）設(shè)置邊界條件，縱坐標方向固定X無水平位移，橫坐標方向固定Y無豎向位移；

（5）開始運行并分析模型，輸出相應(yīng)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變圖，并對圖形進行分析。

如圖3所示為邊坡的變形示意圖，其最大變形為0.029m，因比例尺的原因，其在天然應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的變形難以準確呈現(xiàn)，故將其變形放大300倍，由變形圖可以看出，其坡腳位置變形經(jīng)300倍放大后仍難以察覺，而其主要變形發(fā)生在邊坡中部，故推測邊坡破壞可能最先由邊坡中部開始。

圖4為邊坡XY位移圖，最大XY位移產(chǎn)生于中段的滑體外緣部位，達到0.028米，由該部位至前緣后緣位移都逐漸減小，故據(jù)此可推測中段碎石土的位移很有可能主導(dǎo)此邊坡的穩(wěn)定性。上述預(yù)測結(jié)果也與傳遞系數(shù)法計算得到的最大剩余下滑力條塊位置基本一致。

圖5為邊坡剪應(yīng)力圖，由剪應(yīng)力圖可知，最大剪應(yīng)力為45kPa。最大剪應(yīng)力主要在邊坡后緣部位分布，故推測后緣位置容易發(fā)生剪切破壞；滑坡中段開始至前緣位置剪應(yīng)力為負值，故滑坡整體保持穩(wěn)定，與計算得到的穩(wěn)定性結(jié)論一致。

參考文獻

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