岩质边坡稳定参数敏感性分析及其开挖卸荷岩体力学参数研究

摘要

本文运用有限元强度折减法进行岩质边坡稳定参数敏感性分析，并运用卸荷岩体力学理论和开挖过程弹塑性理论等进行边坡开挖卸荷效应的理论和数值模拟分析，旨在研究边坡开挖卸荷效应对岩体力学参数的影响，从而将理论分析成果应用于实际工程中，进一步完善卸荷岩体力学理论。 首先，对边坡稳定参数敏感性研究现状、岩体的破坏机理研究现状、岩体的卸荷破坏研究现状和岩体开挖卸荷效应研究现状进行较为完整的综述，并提出本文的主要研究内容。 其次，对一般岩质边坡进行稳定性影响因素敏感性分析，通过建立有限元模型分析得到粘聚力、内摩擦角、重度、弹性模量、泊松比和抗拉强度等单因素对边坡安全系数的影响。 再次，通过弹塑性理论对边坡开挖过程进行分析，运用弹性楔形体理论简化得到边坡开挖卸荷后的应力场近似解，理论分析得到边坡开挖过程中各开挖步应力场变化。通过建立卸荷岩体有限元分析模型，对边坡岩体进行一维、二维和三维卸荷数值仿真研究。根据有限元数值分析计算成果得到岩体力学参数与主卸荷方向累计开挖卸荷量间的变化关系曲线，并通过多项式拟合得到弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角等岩体力学参数降低（增大）百分比与累计卸荷量百分比间的定量关系式。 最后，以大渡河中游深溪沟水电站右坝肩边坡为例进行有限元分析计算，比较不考虑卸荷效应开挖完和考虑卸荷效应分步进行开挖计算结果的差异，并得到各卸荷区边界处关键点向坡外水平位移变化值。