·1580· 北京科技大学学报 第36卷 获取接触血D 给对应节理面赋值 判断D 大于最大值 真实节理 小于最小值 取设定极大值 取值合理 取设定极小值 虚拟节理 获收子接触法向力 及面积并分别叠加 存在下一接触而 计算节理面应力 及刚度参数值 下 接触面 不存在下一接触面 图7FSH函数实现流程图 Fig.7 Diagram of the FISH function 角75)； 刚度也随着达到稳定.②文中刚度参数计算时选取 (2)模型除包含上述结构面外，增加软弱结构 的法向应力σ.为对应结构面上节点法向应力的平 面D=103(倾向270°，倾角9). 均值，而结构面101与102相对于结构面103的面 4.3.2边界条件 积小很多，故变形过程中其接触面积相对变化量较 在模型顶部施加应力边界σ：=-0.68MPa模 大，因而在第4步开挖后出现大变形时，σ变化也较 拟上覆土层应力：分别在x=100、x=-100、y=50、 大，导致结构面101和102刚度参数的变化较结构 y=-50及模型底部施加速度边界，v=0.按台阶分 面103显著. 四步开挖至模拟边坡底脚. 模型失稳变形情况如图9所示.对比图9(a) 4.3.3结果分析 与9(b)不难发现，三个结构面计算模型中边坡沿结 数值计算中，结构面剪切及法向刚度参数随法 构面出现明显的大变形，监测特征点也显示滑体出 向应力变化.如图8所示，本文计算包含101、102 现了1.2m的变形移动，显然可以认为边坡已经出 和103三个结构面条件下K,和K变化情况进行分 现滑塌破坏.这与工程实际是相符的.同时也说明 析说明.从图中可以看出：①节理刚度变化分为四 与地层倾向相似的软弱结构面是边坡发生楔形破坏 个阶段.这与模拟过程中分四步开挖是相符的.每 的主要控制因素，建议在实际工程中应重点关注类 次开挖将导致法向应力的调整，当应力平衡后，节理 似结构面的防治工作. 100a) 40c b 90 35 1D=103 --ESE 80 30 1D=103 aw/ 70 25 1D=-102 60 20 1D=102 D=101 50 ID=101 0.3 0.5 0.7 0.91.1131.51.71.9 103050.7 0.91言1315171.9 时步10 时步八0 图8三个结构面计算模型刚度参数变化.(a)Ka:(b)K。 Fig.8 Variation of stiffness parameters by the 3-fracture model:(a)K.:(b)K北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 7 FISH 函数实现流程图 Fig． 7 Diagram of the FISH function 角 75°) ; ( 2) 模型除包含上述结构面外，增加软弱结构 面 ID = 103( 倾向 270°，倾角 9°) ． 4. 3. 2 边界条件 在模型顶部施加应力边界 σz = － 0. 68 MPa 模 拟上覆土层应力; 分别在 x = 100、x = － 100、y = 50、 y = － 50及模型底部施加速度边界，v = 0． 按台阶分 四步开挖至模拟边坡底脚． 图 8 三个结构面计算模型刚度参数变化． ( a) Kst ; ( b) Kn Fig． 8 Variation of stiffness parameters by the 3-fracture model: ( a) Kst ; ( b) Kn 4. 3. 3 结果分析 数值计算中，结构面剪切及法向刚度参数随法 向应力变化． 如图 8 所示，本文计算包含 101、102 和 103 三个结构面条件下 Kst和 Kn变化情况进行分 析说明． 从图中可以看出: ①节理刚度变化分为四 个阶段． 这与模拟过程中分四步开挖是相符的． 每 次开挖将导致法向应力的调整，当应力平衡后，节理 刚度也随着达到稳定． ②文中刚度参数计算时选取 的法向应力 σn为对应结构面上节点法向应力的平 均值，而结构面 101 与 102 相对于结构面 103 的面 积小很多，故变形过程中其接触面积相对变化量较 大，因而在第 4 步开挖后出现大变形时，σn变化也较 大，导致结构面 101 和 102 刚度参数的变化较结构 面 103 显著． 模型失稳变形情况如图 9 所示． 对比图 9( a) 与 9( b) 不难发现，三个结构面计算模型中边坡沿结 构面出现明显的大变形，监测特征点也显示滑体出 现了 1. 2 m 的变形移动，显然可以认为边坡已经出 现滑塌破坏． 这与工程实际是相符的． 同时也说明 与地层倾向相似的软弱结构面是边坡发生楔形破坏 的主要控制因素，建议在实际工程中应重点关注类 似结构面的防治工作． · 0851 ·