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三峡大学硕士学位论文47 算例分析假设一岩石边坡剖面由两组正交裂隙组成 如图4 3所示 裂隙宽均为0 5mm 间距为1m

  三峡大学硕士学位论文47 算例分析假设一岩石边坡剖面由两组正交裂隙组成 如图4 3所示 裂隙宽均为0 5mm 间距为1m 上游水位80m 下游水位50m 岩体底部边界不透水 岩石力学参数为 330KNmγ 由于两组正交裂隙的存在该岩石边坡为非均匀介质 当地下水流达到稳定后 地下水浸润线不平滑 呈波动

  三峡大学硕士学位论文47 算例分析假设一岩石边坡剖面由两组正交裂隙组成 如图4 3所示 裂隙宽均为0 5mm 间距为1m 上游水位80m 下游水位50m 岩体底部边界不透水 岩石力学参数为 330KNmγ 由于两组正交裂隙的存在该岩石边坡为非均匀介质 当地下水流达到稳定后 地下水浸润线不平滑 呈波动线条状态。 考虑渗流场与应力场的耦合作用后 渗流场等水头线产生了较大的变化。由于渗透压力作用在岩体上 岩体下部受到压应力作用 水平裂隙宽度减小 岩体下部裂隙渗透系数随之减小 渗流水头也随之减小 表现在等水头线发生明显右转 这种转折随着岩体的深度增加而愈加明显。 三峡大学硕士学位论文 48 考虑耦合作用分析结果与不考虑耦合作用分析结果差距较大 考虑耦合作用分析结果更接近渗流场的真实状况。耦合作用对渗流场的影响不可忽视 ▼▲在处理渗流作为主要研究对象的问题时 例如裂隙岩体坝基渗流分析、受降雨影响▪•★的岩质边坡稳定性分析、采矿工程●地下巷道的透水性分析、隧道▲●…△内的渗流分析等 应进行水 岩耦合分析。 三峡大学硕士学位论文 49 工程算例□◁本章将应用前面几章中所涉及到的理论与方法 进行水 岩耦合在库岸岩质边坡工程的应用研究。本章内容包括算例边坡概况、计算◁☆●•○△参数、计算模型及边界条件、非耦合分△▪▲□△★△◁◁▽▼析、水 岩耦合分析以及成果分析。 该岩体为坚硬沉积岩内部分布大量贯通主干裂隙 其裂隙分布如图5 1所示 为两组正交裂隙 裂隙宽度均◇=△▲为0 05m 不考虑完整岩块的透水性 裂隙充填物渗透系数为10 3m 边坡EDGFE高GD为150m边坡顶部计算长度ED为277 34m 河谷宽AF为200m 底部岩体ABCGFA计算深度AB取200m。水库水位随季节性按照一定的规律上下浮动 死水位60m 最高水位110m。该地区雨量及地下水补给充沛 边坡岩体内常年地下水位145m左右。水库水位上升后 裂隙中的渗透压力随之改变 进而影响到裂隙岩体应力场的分布 应力场分布的变化必然又反作用于裂隙面 导致裂隙宽度发生变化 渗流场又随之改变 这个过程不断反复 直至耦合。 ABCDEF底部岩体边坡岩体G 边坡模型三峡大学硕士学位论文 50 计算参数表类别 弹性模量 GPa 泊松比 容重 KN m3 渗透系数 2625 不考虑完整岩块渗透性 底部岩体 30 2328 不考虑完整岩块渗透性 裂隙填充物 2015 10 裂隙网络渗流计算模型渗流计算边界条件 假定AB BC CD边界为不透水边界 弹性释水系数 6610S ▲★-●动力粘滞系数0 001568 有限元计算模型为了能够利用到ANSYS强大的前处理功能 在AUTO CAD中将边坡模型建立成如图5 3所示形式的“岩块 裂隙”面域 输出为 sat格式 并导入到ANSYS中 在ANSYS中利用FREE模式划分单元网格 由此结合FORTRAN程序 可利用到ANSYS强大的前处理功能直接导出单元、节点信息为DAT或者TXT格式文件 以减▽•●◆少工作量。例如 获取节点信息FORTRAN代码如下 定义数组DIM◆◁•ENSION 三峡大学硕士学位论文51 打开已知数据OPEN FILEXYNODE TXT STATUS OLD 建立DAT文件OPEN FILEXYNODE DAT STATUS NEW 读取已知数据READ FORMAT12X 2E12 写入新文件WRITE FORMAT1X 2E12 有限元网格剖分有限元计算边界条件 假定边坡所承受的外力不随Z轴变化 位移和应变都发生 三峡大学硕士学位论文 52 在自身平面内。模型左、右边界约束条件为X方向位移为零 ◇•■★▼模型下部边▷•●界约束★◇▽▼•条件为Y方向位移为零。 初始状态时X方向正应力等值线图MPa 初始状态时Y方向正应力等值线图MPa 三峡大学硕士学位论文 53 初始状态时XY方向切应力等值线图MPa 三峡大学硕士学位论文54 10水库水位60m时X方向正应力等值线图 MPa 三峡大学硕士学位论文 55 11水库水位60m时Y方向正应力等值线m时XY方向切应力等值线图 MPa 三峡大学硕士学位论文 56 13水库水位110m时X方向正应力等值线m时Y方向正应力等值线图 MPa

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