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第３２卷第９ 期辽宁工程技术大学学报（ 自然科学版）Ｊｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌｏ ｆＬ ｉａ ｏ ｎ ｉｎ ｇＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉｃ ａ ｌＵ ｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓｉｔｙ （ Ｎ ａ ｔｕ ｒ ａ ｌＳ ｃｉｅ ｎ ｃｅ ）２０ １３年９ 月、 ， ０１． ３２Ｎ ｏ ． ９Ｓ ｅｐ ．２ ０１３文章编号： １００８－ ０５６２（ ２０１３）０９?１２０４－ ０５ｄ ｏｉ： １０． ３９６９ｑ． ｉｓｓｎ． １００８－ ０５６２． ２０１３． ０９． ０１２Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ 数值模拟的边坡稳定性韩万东１， 谷明宇１， 杨晓云２， 乔彦伟１， 王兴国１（ １． 内蒙古科技大学矿业工程学院， 内蒙古包头０ １４ ０ １０ ； ２． 内蒙古科技大学建筑与土木工程学院， 内蒙古包头０ １４ ０ １０ ）摘要： 为确保露天矿安全生产， 避免因非工作帮滑坡所造成的巨大经济损失， 对非工作帮边坡稳定性进行分析和评价． 采用Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ 建立边坡数值模型， 基于强度折减理论对边坡的稳定性进行数值模拟． 研究其应力和位移分布特征， 变形破坏和塑性区分布特征， 揭示滑坡机理， 验证极限平衡法的准确性． 以第４ 勘探线中的Ｈ １２钻孔作为基础的模型Ｈ １２， 得出其安全系数为１． ２６ ３ ０ １， 大于采场边坡安全储备系数１． １０ ， 边坡稳定性良好． 为提出合理边坡治理措施提供依据．关键词： Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ ； 数值模拟； 强度折减理论； 应力应变分布； 变形破坏； 塑性区分布； 边坡稳定性： 安全系数中图分类号： Ｔ Ｄ８ ０ ４文献标志码： ＡＳ ｌｏ ｐ ｅｓｔａ ｂ ｉｌｉｔｖｂ ａ ｓｅ ｄｏ ｎＦ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ Ｉｌｕ ｍ ｅ ｒ ｉｃａ ｌ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎＲ Ａ ＮＷ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ９ １， Ｇ ＵＭ ｉｎ ｇ ｙ ｕ ｌ， Ｙ Ａ Ｎ ＧＸ ｉａ ｏ ｙ ｕ ｎ 。 ， Ｑ ＩＡ ＯＹ ａ ｎ ｗ ｅ ｉｌ， Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｘ ｉｎ ｇ ｇ ｕ ０ １（ １． Ｍ ｉｎ ｉｎ ｇＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇＩｎ ｓｔｉｔｕ ｔｅ ，Ｉｎ ｎ ｅ ｒＭ ｏ ｎ ｇ ｏ ｌｉａＳ ｃｉｅｎ ｔｉｆ ｉｃ ａ ｎ ｄＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉｃ ａ ｌＵ ｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓｉｔｙ ，Ｂ ａ ｏ ｔｏ ｕ０ １４ ０ １０ ， Ｃ ｈ ｉｎ ａ ；２． Ａ ｒ ｃｈ ｉｔｅ ｃｔｕ ｒ ａ ｌＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇＩｎ ｓｌｉｔｕ ｔｅ ，Ｉｎ ｎ ｅ ｒＭ ｏ ｎ ｇ ｏ ｌｉａＳ ｃｉｅｎ ｔｉｆ ｉｃａ ｎ ｄＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉｃ ａ ｌＵ ｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓｉｔｙ ，Ｂ ａ ｏ ｔｏ ｕ０ １４ ０ １０ ，Ｃ ｈ ｉｎ ａ ）Ａ ｂｓｔｒａ ｃｔ： Ｈ ｕ ａ ｊｉａ ｎ ｏ ｐ ｅ ｎ － ｐ ｉｔｃｏ ａ ｌ ｍ ｉｎ ｅｂ ｅ ｌｏ ｎ ｇ ｓｔｏ ｔｈ ｅＬ Ｔ Ｄｏ ｆＨ ｕ ａ ｊｉａ ｎｏ ｐ ｅ ｎ － ｐ ｉｔｃｏ ａ ｌ ｍ ｉｎ ｅ ｉｎＩｎ ｎ ｅ ｒＭ ｏ ｎ ｇ ｏ ｌｉａ ． Ｉｔｉｓ ａｍ ｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ｉｚ ｅ ｄｌａ ｒｇ ｅ—ｓｃａ ｌｅ ｏ ｐ ｅｎ － ｐ ｉｔｃ ｏ ａ ｌ ｍ ｉｎ ｅ． Ｉｔ ｗ ｉｌｌ ｃｏ ｎ ｄ ｕ ｃｔ ｔｈ ｅｍ ｉｎ ｉｎ ｇｏ ｆｓｔｅ ｅ ｐｓｌｏ ｐ ｅ ． Ｔ ｏｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔｈ ｅｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃｔｉｏ ｎｓａ ｆ ｅ ｔｙｏ ｆｏ ｐ ｅ ｎ － ｐ ｉｔｍ ｉｎ ｅ ａ ｎ ｄａ ｖ ｏ ｉｄｔｈ ｅｎ ｏ ｎ － ｗ ｏ ｒ ｋ ｉｎ ｇｌａ ｎ ｄ ｓｌｉｄ ｅｃ ａ ｕ ｓｉｎ ｇ ｈ ｕ ｇ ｅｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉｃｌｏ ｓｓｅｓ， ｉｔｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔｏａ ｎ ａ ｌｙ ｚｅａ ｎ ｄｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔｅ ｔｈ ｅｓｔａ ｂ ｉｌｉｔｙｏ ｆｎ ｏ ｎ —ｗ ｏ ｒ ｋ ｉｎ ｇ ｓｌｏ ｐ ｅ ． Ｔ ｈ ｉｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒａ ｄ ｏ ｐ ｔｓＦ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄｔｏ ｅ ｓｔａ ｂ ｌｉｓｈ ｔｈ ｅｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉｃａ ｌ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆｓｌｏ ｐ ｅｂ ａ ｓｅ ｄ ｏ ｎ ｔｈ ｅｓｔｒ ｅ ｎ ｇ ｔｈｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔｉｏ ｎ ｔｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｔｏａ ｎ ａ ｌｙ ｚｅｔｈ ｅｓｔａ ｂｉｌｉｔｙｏ ｆ ｔｈ ｅｓｌｏ ｐ ｅ ， ｓｔｕ ｄ ｉｅ ｓｔｈ ｅｃｈ ａ ｒａ ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏ ｆｓｔｒ ｅ ｓｓ ａ ｎ ｄｄ ｉｓｐ ｌａ ｃｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉｓｔｒｉｂ ｕ ｔｉｏ ｎ ， ｄ ｅｆ ｏ ｒｍ ａ ｔｉｏ ｎ ｄ ａ ｍ ａ ｇ ｅａ ｎ ｄｔｈ ｅ ｃｈ ａ ｒ ａ ｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｏ ｆｐ ｌａ ｓｔｉｃｚ ｏ ｎ ｅｄ ｉｓｔｒｉｂ ｕ ｔｉｏ ｎ ． ａ ｎ ｄｒｅｖ ｅａ ｌｓ ｔｈ ｅ ｌａ ｎ ｄ ｓｌｉｄ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉｓｍｔｏｖ ｅｒｉｆ ｙｔｈ ｅａ ｃｃｕ ｒａ ｃｙｏ ｆｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌｌｉｍ ｉｔｅｑ ｕ ｉｌｉｂ ｒ ｉｕ ｍｍ ｅｔｈ ｏ ｄ ．Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ Ｈ １２ｂ ａ ｓｅ ｄｏ ｎ Ｈ １２ｄ ｒｉｌｌｉｎ ｇｗ ｈ ｉｃ ｈｏ ｎｔｈ ｅｅ ｘ ｐ ｌｏ ｒ ａ ｔｉｏ ｎｌｉｎ ｅ４ ， ｇ ｅｔｓｉｔｓｓａ ｆ ｅｔｙｔｏ ｅ伍ｃｉｅｎ ｔ ｉｓ １． ２６ ３０ １， ｗ ｈ ｉｃ ｈｉＳｇ ｒ ｅ ａ ｔｅ ｒｔｈ ａ ｎ ｔｈ ｅｒ ａ ｔｅ ｄｖ ａ ｌｕ ｅｏ ｆ １． １０ ， Ｓ Ｏｉｔｓｓｔａ ｂｉｌｉｔｙｉｓｇ ｏ ｏ ｄ ． Ｉｔｐ ｒ ｏ ｖ ｉｄ ｅ ｓｂ ａ ｓｉｓｆ ｏ ｒ ｒ ｅａ ｓｏ ｎ ａ ｂ ｌｅ ｍ ｅ ａ ｓｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆｓｌｏ ｐ ｅ．Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ： Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ ； ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉｃ ａ ｌ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎ ； ｓｔｒｅｎ ｇ ｔｈｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔｉｏ ｎｔｈ ｅｏ ｒｙ ； ｓｔｒｅｓｓａ ｎ ｄｓｔｒ ａ ｉｎｄ ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ； ｄ ｅｆｏｒｍ ａ ｔｉｏｎａ ｎ ｄｆａ ｉｌｕ ｒｅ； ｐｌａ ｓｔｉｃｚ ｏ ｎ ｅｄ ｉｓｔｒ ｉｂ ｕ ｔｉｏ ｎ ； ｓｌｏ ｐ ｅｓｔａ ｂｉｌｉｔｙ ： ｓａ ｆ ｅｔｙｃｏ ｅ伍ｃｉｅｎ ｔ０引言边坡稳定性分析是确定边坡是否处于稳定状态， 是否需要对其进行加固与治理， 防止其发生破坏的重要决策依据， 是边坡研究的核心问题． 常遇到的边坡稳定性分析的任务【ｌ】 有二： 一是验算已存在的边坡稳定性， 以便决定是否需要采用边坡稳定防护措施， 以及决定采取何种措施为宜； 二是设计新开露天矿的边坡角及边帮．边坡稳定性分析应用的方法主要有数值法、 定值法和概率法３种． 定值法必须先对计算参数进行定值处理， 然后再做稳定性分析计算， 在工程设计中必须要考虑安全储备系数， 然而这类方法并没有考虑岩土体的非均质性引起的参数随机变化状况． 概率法是针对影响滑坡稳定的诸多因素进行概率分析， 它对于分析含有较多结构面的岩质边坡更为适宜． 数值方法是研究并解决数学问题的数值近似解方法， 是一门实践与理论都很强的学科． Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３Ｄ 基于较小的内存空间能求解出较大范围的二维或三维地下工程问题， 能够非常准确地进行模拟材料的流动和塑性破坏， 可用于基础设计和边坡稳定， 解决岩土工程问题上有很大的优越性【２Ｊ． 传统的刚体极限平衡理论没有考虑岩土体内部的应力应变关系， 无法分析边坡破坏的发生和发展过程， 无法考虑变形及地形变化对边坡稳定性的影响【３’ ５］． 当边坡破坏机制复杂或边坡分析需要考虑应力和变形时， 应结合数值模拟收稿日期： ２０１３． ０３． ０８作者简介： 韩万东（ １９ ６２． ）。 男， 吉林四平人， 学士， 教授， 主要从事露天采矿技术与工艺方面的研究． 本文编校： 张凡万方数据