某滑坡滑带土流变模型构建及FLAC二次开发

摘要

流变现象是岩土材料的重要力学特性之一。滑坡变形随时间变化的特征表明研究滑坡问题时必须考虑岩土材料的流变特性，流变是影响滑坡变形及稳定性的重要因素。对滑坡进行长期稳定性评价以及预测滑坡变形趋势，都有必要考虑岩土体的流变效应。本文以某滑坡为研究对象，在三轴蠕变试验基础上研究滑坡滑带土的流变特性及流变模型。结合三轴蠕变试验数据对FLAC3D 中内置流变模型进行改进，并采用C++语言编写自定义本构模型。在验证模型编写正确的基础上，对滑坡进行流变分析，预测滑坡变形趋势，研究考虑岩土流变特性的滑坡稳定性。 论文主要研究内容及成果如下： （1）了解流变力学研究现状、流变学在滑坡问题中的应用以及流变模型二次开发的研究现状。 （2）推导一维标准线行体流变模型到三维形式，并提出将一维流变模型推广到三维形式的一般方法，根据这个方法将一维伯格模型推广到三维形式，并利用三轴蠕变试验数据拟合三维伯格模型的参数。 （3）根据滑带土的三轴蠕变试验数据，改进伯格模型以及推导改进伯格模型的三维形式，并通过三轴蠕变试验数据拟合三维模型的参数。 （4）推导改进伯格粘弹性模型的三维有限差分形式，并基于C++编写用户自定义本构模型，在改进伯格粘弹性模型的基础上结合岩土的塑性流动特性，编写改进伯格粘弹塑性模型，并检验模型编写的正确性。 （5）利用FLAC3D 有限差分程序，采用改进伯格粘弹塑性自定义本构模型对滑坡进行流变计算，得出滑坡中关键点蠕变曲线与三轴流变试验的蠕变曲线相似，考虑流变特性的水平向位移是弹塑性分析时的两倍左右。 （6）将弹塑性强度折减法应用于流变计算中，研究了考虑流变特性时滑坡稳定系数，提出了考虑流变特性的强度折减法确定滑坡稳定系数的方法，并与利用弹塑性强度折减计算的结果进行比较，结果：考虑流变特性时的稳定系数比不考虑流变时要小，说明岩土材料的流变特性对坡稳定性具有不利影响，在确定滑坡稳定系数时应考虑滑坡流变特性。