九龍縣灣壩鄉店子組滑坡變形破壞有限差分分析

楊 飛 賈建超 張 磊 楊 旭

(1.四川中成煤田物探工程院有限公司，四川成都 610072;2.信息產業部電子綜合勘察研究院，陜西西安 710054)

1 FLAC3D軟件簡介

FLAC3D(3D Fast Lagrangian Analysis Code)［1］是由美國 Itasca公司開發的一個三維有限差分程序。它能夠進行土質、巖石和其他材料的三維結構受力特性模擬和塑性流動分析。

2 九龍縣灣壩鄉店子組滑坡成因簡要分析

灣壩鄉店子組滑坡區地處單斜斜坡的下部，自然坡度角30°～40°，局部較陡，坡向約102°。區內最高標高2 087 m，最低標高1 937 m，相對高差約150 m(見圖1)。其為一老滑坡，2001年前均處于穩定狀態。復活的主要誘發因素為2001年長時間降雨導致滑坡體復活，坡體發生變形下滑，后逐漸趨于穩定。

圖1 滑坡典型剖面示意圖

2.1 地質模型的建立及參數的選取［2］

灣壩鄉店子組滑坡自然坡度角30°～40°，局部較陡，坡向約102°，區內最高標高2 087 m，最低標高1 937 m，相對高差約150 m。表層為1 m～5 m厚的碎石土，下伏層為厚層砂質板巖。因此，該計算模型和各層巖土體的物理參數值見表1和圖2。

2.2 結果與分析

灣壩鄉店子組滑坡滑體主要為含碎石的粉質粘土，滑帶也主要為含碎石的粉質粘土，下部滑床為砂質板巖。根據對該滑坡的勘測資料分析，擬從三種工況(天然狀態、天然狀態+暴雨、天然狀態+地震)對灣壩鄉店子組滑坡進行模擬計算分析。降雨按該地區日最大降雨量134.7 mm，取極限連續降雨48 h;地震的考慮根據地震區劃［3，4］，地震反應譜特征周期取 0.465 s，地震動峰值加速度為0.3g，采用以反應譜為目標譜的三角級數疊加法合成人工地震動，最終得到一個非平穩的加速度時程曲線(見圖3)。同時利用波譜處理軟件SeismoSignal，通過傅里葉變換得到傅里葉譜(見圖4)。

表1 斜坡各巖土層的物理參數

圖2 地質模型

圖3 加速度時程曲線

圖4 傅里葉譜

圖5 各種工況下剪應變云圖

圖6 各種工況下X方向位移云圖

圖5～圖7為各工況下的斜坡剪切應力增量云圖及位移云圖。在天然狀態時該滑坡的安全系數為1.24(見表2)，比較穩定;而在遇到長時間強降雨和強烈地震時其安全系數突降為0.96和0.97，坡體發生明顯的變形破壞，剪切應力增量和位移隨著強降雨和地震的產生有向坡腳不斷增大的趨勢。與現實情況基本相符。

圖7 各種工況下Z方向位移云圖

表2 各種工況下的安全系數

3 結語

本文在對九龍縣灣壩鄉店子組滑坡成因簡要分析的基礎上，采用了FLAC3D有限差分程序對其在天然狀態、降雨狀態、地震狀態三種工況下進行了數值模擬分析，得出該滑坡的應力—應變特征及滑坡變形破壞的發展趨勢，進而總結出其的主要誘發因素為降雨和地震作用，與現實情況相一致，表明數值模擬結果具有工程應用價值，也對后續該地區類似地質災害的評價和治理具有一定的參考意義。

［1］陳育民，徐鼎平.FLAC/FLAC3D基礎與工程實例［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［2］鄭穎人，趙尚毅，鄧衛東.巖質邊坡破壞機制有限元數值模擬分析［J］.巖石力學與工程學報，2003，22(12):1943-1952.

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［4］王家鼎，白銘學，肖樹芳.強震作用下低角度黃土斜坡滑移的復合機理研究［J］.巖土工程學報，2001，23(4):445-449.

［5］蒲自俊.滑坡穩定性分析及防治實例［J］.山西建筑，2012，38(13):85-86.