摘要：运用FLAC3D内置强度折减法，对某公路工点滑坡进行稳定分析。从位移云图、剪切应变率和增量云图、塑性区分布图看出，位移和剪切应变从上至下逐渐增大，最大值发生在坡脚位置，滑动面出现在滑体和滑带分界面。计算结果显示，FLAC3D能较好的对滑坡稳定进行分析，具有一定的工程实践意义。
关键词：强度折减法；位移；剪切；塑性
The FLAC3D Analysis of Yousuo Tun Landslide，A highway landslide Line
WANG JING ZHI
（China Huaxi Engineering Design & Construction Co.，Ltd，Chengdu Sichuan 610031）
Abstract：On the basis of applying FLAC3D strength reduction method，the Road’s stability is analyzed.The displacement nephogram，shear strain rate and shear strain increment nephogram，plasticity nephogram show the displacement and shear strain increase from upper to lower on the sliding body，the maximum appear on the foot of slope，the sliding surface is interface of sliding body and slip soil.The software’s calculation reveal the landslide stability could be analyzed in a well way by FLAC3D，it is meaningful in civil engineering.
Keywords：strength reduction method；displacement；shear；plasticity
1引言
自R.W.Clough 1965年首次将有限元引入土石坝的稳定分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域获得巨大进步，而FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua）作为其中杰出代表，在国际岩土工程学术界享有盛誉。它具有以下使用特征：
（1）人机交互和命令驱动模式：根据用户、工况需要，自由选择输入方式。
（2）专一性：内置12个本构模型和5种计算模式，可以模拟复杂的工程力学行为。
（3）开放性：用户自主调试模型参数，利用FISH语言自定义函数或变量，与C++程序语言兼容等。
相比于其他有限元软件，FLAC3D计算具有明显优点：
（1）采用“混合离散法”（Marti and Cundall，1982）模拟材料塑性破坏和塑性流动，与常规有限元方法中，采用“离散集成法”更准确、合理。
（2）始终采取动态运动方程进行求解计算，物理模型的运算过程保持稳定。
（3）采用显式差分法求解微分方程。非线性本构关系和线性本构关系没有算法上的差别，根据已知应变增量，方便求解应力增量、不平衡力并跟踪系统演化过程。同时，显式差分法不形成刚度矩阵，每一时步所需内存小，使用较少内存可以模拟大量单元，适合微机操作。
2工点概况
川西北地区公路路地形地质条件复杂，地震烈度高，滑坡、岩堆等不良地质发育，受地形地质及综合选线等条件的影响，有相当数量的桥梁墩台位于滑坡、岩堆等不良地质体及高陡自然边坡上。从设计情况来看，上述桥梁墩台所处边坡陡峻，斜坡在40度以上，高差50～400m，边坡岩土体类型多样，表层覆土厚薄不一。桥墩工点地层主要由上覆的粉质粘土、细角砾土及深层的W3炭质板岩夹砂岩构成。根据前期资料表明：潜在滑坡面为粉质粘土层及细角砾土层的交界面。滑体的尺寸为：长94m、高54m，土层主要参数指标如下表所示：
表1 土层物理参数
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2.1建立几何模型
根据现有的地质剖面图，对工点进行网格划分。首先确定模型范围，模型范围太大，耗费计算机能源，模型范围太小，计算结果失真。同时，滑坡模型需要有一定的延伸，以便对周围情况进行观察，基岩底部也需进行加厚处理。根据这一原则，模型滑坡的长×宽×高=194m×60m×54m。土层属性定义同表1，采用摩尔-库伦屈服准则和强度折减法分析边坡稳定性。模型如下图所示（青色和粉红色为抗滑桩，褐色为桥墩）：
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图1 桥台模型
2.2设置边界条件
由于所分析的滑坡模型仅为实际工点的一部分，因此需对滑坡周围施加必要约束条件。对基岩底部的x，y，z方向分别设置方向约束，固定相应速度；对于x=0，144处，固定x方向速度；对于y=0，60处，固定y方向速度。在施加重力加速度以后，先计算弹性本构模型，待其稳定后，采用摩尔本构模型进行关联流动法则求解。
2.3输出结果分析
运行FLAC3D软件，安全系数显示为0.9，滑坡已经失稳破坏。由此得到位移云图、剪切应变率云图、剪切应变增量云图、塑性区分布图。从图2可以看出，滑坡位移主要发生在滑体部分，从上至下呈增大趋势，并在坡趾出现最大位移105mm。图3显示滑体内部剪切应变主要分布在滑体和滑带界面周围，最大剪切应变率为8.2619×10-4，出现在坡趾的滑坡剪出口处。图4显示剪切应变增量最大值与图3的剪切应变率最大值出现在同一部位，并且在坡脚出现剪切应变集中。从图5的塑性区分布可以看出，产生土体屈服区域的单元主要分布在主滑坡的滑体和滑带上。其中过去发生过拉伸屈服的单元主要集中在滑带部分，滑体部分同时存在shear-past，shear-now，tension-past，tension-now等几个状态，褐色部分占滑体大部，结果显示中下部滑体大部分处于剪切屈服状态。从FLAC3D分析结果可以看出，整个滑坡分析过程基本符合现场工况，具有一定的可靠度。
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3结论
本文利用FLAC3D内置强度折减法，对工点滑坡进行稳定性分析，得到以下结论：
（1）工点FLAC3D数值模拟分析结工况基本一致，能较好的模拟滑坡失稳工况。
（2）运用强度折减法分析滑坡可以得到潜在剪切破坏带，同时安全系数可以直接用于工况理论计算。
（3）模型网格的划分对计算结果影响较大，应尽量满足精度要求。
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论文作者:王景芝1,肖红兵2,冯博1,余倩1,赵攀1
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：滑坡论文; 模型论文; 应变论文; 塑性论文; 位移论文; 工况论文; 云图论文; 《基层建设》2018年第31期论文;