第8期 李健等：露天矿边坡强度折减法改进研究 975· 32.09%降为2.22%，误差率最大的为监测点9，误差 3.2改进强度折减结果 值由0.77cm降为0.11cm,误差率由46.95%降为 为验证此次改进强度折减法的计算效果，仍选 11.96%. 用开挖后的该剖面边坡调用上述命令进行强度折减 由此可得结论，与基于Mohr-Coulomb准则相 计算，计算结果如图7所示. 比，基于自定义本构模型在本剖面边坡进行数值计 Fos 算所得位移量与实测数更为接近，计算结果更贴近 F05vw峰：13打 Cootour of sheat strain in 真实情况，本次研究模拟的监测点位移量准确性较 传统方法大大提高，反演出来的自定义本构模型可 作为该边坡科研计算的研究基础. 3改进强度折减法 3.1改进强度折减方案 由于传统强度折减法主要针对Mohr-Coulomb 强度准则的黏聚力c和内摩擦角p进行折减，而本 研究中Mohr-Coulomb强度准则适用性不佳，采用 基于统一强度理论的自定义本构模型准确率更高， 而统一强度理论中主要强度参数为体积模量K、剪 切模量G、抗拉强度o:和抗压强度c,因而本研 究的改进方案为先将反演得到的适应特定工况的自 定义本构模型代码载入Flac3D,再对针对该自定义 图7改进强度折减结果 本构模型的四项强度参数K、G、和o。的初值 Fig.7 Results of improved strength reduction 通过二分法不断折减，最终得到改进的折减安全系 数，主要步骤如图6所示 由图7可知，基于自定义本构模型的改进强度 折减法对该剖面边坡折减求解的安全系数为1.33， 载入自定义本构模型 而相关规范中要求该边坡安全系数应大于1.3，由 此判定该边坡不需要采取加固或削坡等安全措施. : 定义 : 导 本构 导入 经过对该边坡长达20个月的监测，先后经历 循环 体积 剪切 抗拉 抗压 了当地的两次雨季，该边坡在未采取任何加强措施 及其 模量 模量 强度 反 止 :折减 :折减 折减 的情况下，变形速率日趋稳定，未发生任何滑塌等 条件 :初值 初值 初值 初值 安全事故，今后仍会持续监测，以进一步验证本次 研究的有效性. 折减的实现过程 4讨论 初始应力场生成 自1900年Mohr-Coulomb强度准则建立112 年来，Mohr-Coulomb准则为人类工程设计的强度 统一强度理论塑性求解阶段 计算的发展做出了巨大贡献.但是，目前工程中普 遍使用的Mohr-Coulomb强度理论构成了外凸极限 二分法计算过程 面的下限，未考虑中间主应力的影响，计算结果是 偏于保守的16).随着人们对研究精度要求的不断提 否 高，如何有效提高科学计算的精度，达到最优经济 循环终止条件判定 技术指标，需要广大学者展开进一步的研究和讨论 是了 程序执行、结果保存及显示 本文基于统计强度理论，提出了一种新的思路 解决适合不同工况的普适性研究方法，取得的研究 图6改进强度折减流程图 成果具有一定的工程指导意义，但仍需进一步完善 Fig.6 Flow chart of improved strength reduction 和验证.例如，在参数反演领域，近年来不断涌现第 8 期 李 健等：露天矿边坡强度折减法改进研究 975 ·· 32.09%降为 2.22%，误差率最大的为监测点 9，误差 值由 0.77 cm 降为 0.11 cm，误差率由 46.95%降为 11.96%. 由此可得结论，与基于 Mohr-Coulomb 准则相 比，基于自定义本构模型在本剖面边坡进行数值计 算所得位移量与实测数更为接近，计算结果更贴近 真实情况，本次研究模拟的监测点位移量准确性较 传统方法大大提高，反演出来的自定义本构模型可 作为该边坡科研计算的研究基础. 3 改进强度折减法 3.1 改进强度折减方案 由于传统强度折减法主要针对 Mohr-Coulomb 强度准则的黏聚力 c 和内摩擦角 ϕ 进行折减，而本 研究中 Mohr-Coulomb 强度准则适用性不佳，采用 基于统一强度理论的自定义本构模型准确率更高， 而统一强度理论中主要强度参数为体积模量 K、剪 切模量 G、抗拉强度 σt 和抗压强度 σc，因而本研 究的改进方案为先将反演得到的适应特定工况的自 定义本构模型代码载入 Flac3D，再对针对该自定义 本构模型的四项强度参数 K、G、σt 和 σc 的初值 通过二分法不断折减，最终得到改进的折减安全系 数，主要步骤如图 6 所示. 图 6 改进强度折减流程图 Fig.6 Flow chart of improved strength reduction 3.2 改进强度折减结果 为验证此次改进强度折减法的计算效果，仍选 用开挖后的该剖面边坡调用上述命令进行强度折减 计算，计算结果如图 7 所示. 图 7 改进强度折减结果 Fig.7 Results of improved strength reduction 由图 7 可知，基于自定义本构模型的改进强度 折减法对该剖面边坡折减求解的安全系数为 1.33， 而相关规范中要求该边坡安全系数应大于 1.3，由 此判定该边坡不需要采取加固或削坡等安全措施. 经过对该边坡长达 20 个月的监测，先后经历 了当地的两次雨季，该边坡在未采取任何加强措施 的情况下，变形速率日趋稳定，未发生任何滑塌等 安全事故，今后仍会持续监测，以进一步验证本次 研究的有效性. 4 讨论 自 1900 年 Mohr-Coulomb 强度准则建立 112 年来，Mohr-Coulomb 准则为人类工程设计的强度 计算的发展做出了巨大贡献. 但是，目前工程中普 遍使用的 Mohr-Coulomb 强度理论构成了外凸极限 面的下限，未考虑中间主应力的影响，计算结果是 偏于保守的[16] . 随着人们对研究精度要求的不断提 高，如何有效提高科学计算的精度，达到最优经济 技术指标，需要广大学者展开进一步的研究和讨论. 本文基于统计强度理论，提出了一种新的思路 解决适合不同工况的普适性研究方法，取得的研究 成果具有一定的工程指导意义，但仍需进一步完善 和验证. 例如，在参数反演领域，近年来不断涌现