972 北京科技大学学报 第35卷 论0将已知的大多数准则统一起来，通过改变其 本文选取该矿非工作帮剖面13为研究对象，剖 中的两个参数b和α，可实现对不同的强度准则的 面图如图1所示.在开挖过程中，在该剖面附近三 逼近.该理论的提出为工程界提供了一种普适性的 个平台坡脚线上均布有监测点，分别为监测点1~ 强度准则，也为数值模拟计算过程中本构模型的选 监测点12. 择提供了更多可能. 监测点1~4 本文基于统一强度理论，通过对该理论中两个 本构参数b和α的调试和反演，建立适合特定工 况的本构模型，并基于此模型，编制改进的强度折 减法则，通过对统一强度理论中相关强度参数的折 粉质黏土 第二次开挖 减，计算出更贴近实际工况的边坡安全系数并有效 监测点58- 指导工程实践，取得了很好的工程效果. 监测点912- 1传统强度折减法 图1研究剖面及监测点布设 1.1工程概况 Fig.1 Research section and arrangement of monitoring 本文选取的工程对象为西北地区某露天煤矿. points 该矿部分土质边坡在当地雨季三个月期间，先后 1.2基于Mohr-Coulomb准则的数值计算 发生过两次较大规模的滑坡，塌方总量达到1.78× 105m3.为保证各边帮正常生产建设，亟待对各边 设定边坡土体本构模型为Mohr-Coulomb模 帮进行针对性的稳定性评价. 型，相关物理力学参数如表1所示. 表1边坡土体物理力学参数 Table 1 Physical and mechanical parameters of the slope soil 材料 黏聚力/kPa 内摩擦角/（°） 体积模量/MPa 剪切模量/MPa 密度/(kgm-3) 抗拉强度/kPa 粉质黏土 45 25 14.9 3.6 1950 57.34 结合实际施工开挖情况，对该剖面边坡进行数 由图3分析可知，基于Mohr-Coulomb准则 值模拟开挖，并记录各监测点Y向及Z向位移情 进行数值计算得到监测点的位移量与实测值相差较 况，得到开挖后三维边坡模型可用于强度折减计算， 大.其中，Y向位移量平均误差达到0.72cm,平均 如图2所示. 误差率为40.52%，误差率最大的为监测点7，比实 测值大0.88cm,误差率为55.70%：Z向位移量平 均误差达到0.52cm,平均误差率为32.09%，误差 率最大的为监测点5，比实测值大0.77cm,误差率 为46.95% ■实测Y向位移 ▲模拟Y向位移 ×实测Z向位移 黑模拟Z向位移 0 2 4 68 1012 监测点编号 图3基于Mohr-Coulomb准则监测点位移计算值与实测值 对比 图2开挖后三维边坡模型 Fig.2 3D model after slope excavation Fig.3 Comparison of the displacement of monitoring points between numerical calculation based on the Mohr-Coulomb 将12个监测点的实测Y向位移量和模拟Y向 criterion and field testing 位移量、实测Z向位移量和模拟Z向位移量作对 由此可得初步结论，基于Mohr-Coulomb准则 比得图3. 在本剖面边坡进行数值计算所得位移量偏大，由此· 972 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 论[10] 将已知的大多数准则统一起来，通过改变其 中的两个参数 b 和 α，可实现对不同的强度准则的 逼近. 该理论的提出为工程界提供了一种普适性的 强度准则，也为数值模拟计算过程中本构模型的选 择提供了更多可能. 本文基于统一强度理论，通过对该理论中两个 本构参数 b 和 α 的调试和反演，建立适合特定工 况的本构模型，并基于此模型，编制改进的强度折 减法则，通过对统一强度理论中相关强度参数的折 减，计算出更贴近实际工况的边坡安全系数并有效 指导工程实践，取得了很好的工程效果. 1 传统强度折减法 1.1 工程概况 本文选取的工程对象为西北地区某露天煤矿. 该矿部分土质边坡在当地雨季三个月期间，先后 发生过两次较大规模的滑坡，塌方总量达到 1.78× 105 m3 . 为保证各边帮正常生产建设，亟待对各边 帮进行针对性的稳定性评价. 本文选取该矿非工作帮剖面 13 为研究对象，剖 面图如图 1 所示. 在开挖过程中，在该剖面附近三 个平台坡脚线上均布有监测点，分别为监测点 1∼ 监测点 12. 图 1 研究剖面及监测点布设 Fig.1 Research section and arrangement of monitoring points 1.2 基于 Mohr-Coulomb 准则的数值计算 设定边坡土体本构模型为 Mohr-Coulomb 模 型，相关物理力学参数如表 1 所示. 表 1 边坡土体物理力学参数 Table 1 Physical and mechanical parameters of the slope soil 材料 黏聚力/kPa 内摩擦角/(◦) 体积模量/MPa 剪切模量/MPa 密度/(kg·m−3 ) 抗拉强度/kPa 粉质黏土 45 25 14.9 3.6 1950 57.34 结合实际施工开挖情况，对该剖面边坡进行数 值模拟开挖，并记录各监测点 Y 向及 Z 向位移情 况，得到开挖后三维边坡模型可用于强度折减计算， 如图 2 所示. 图 2 开挖后三维边坡模型 Fig.2 3D model after slope excavation 将 12 个监测点的实测 Y 向位移量和模拟 Y 向 位移量、实测 Z 向位移量和模拟 Z 向位移量作对 比得图 3. 由图 3 分析可知，基于 Mohr-Coulomb 准则 进行数值计算得到监测点的位移量与实测值相差较 大. 其中，Y 向位移量平均误差达到 0.72 cm，平均 误差率为 40.52%，误差率最大的为监测点 7，比实 测值大 0.88 cm，误差率为 55.70%；Z 向位移量平 均误差达到 0.52 cm，平均误差率为 32.09%，误差 率最大的为监测点 5，比实测值大 0.77 cm，误差率 为 46.95%. 图 3 基于 Mohr-Coulomb 准则监测点位移计算值与实测值 对比 Fig.3 Comparison of the displacement of monitoring points between numerical calculation based on the Mohr-Coulomb criterion and field testing 由此可得初步结论，基于 Mohr-Coulomb 准则 在本剖面边坡进行数值计算所得位移量偏大，由此