基于三维离散元的弃渣边坡变形过程模拟

作者：宋浩燃; 巨能攀^*; 霍羽祥; 袁斌; 陆渊; 余志平

来源：科学技术与工程, 2020, 20(24): 9796-9803.

• 弃渣边坡
• 三维离散元
• 颗粒级配
• 颗粒形状
• 变形过程

弃渣边坡作为一种成分复杂的散粒体系,其变形过程较为特殊,近年来弃渣边坡的稳定性问题受到工程建设与环保领域的极大关注。以某隧道弃渣边坡为研究对象,采用野外调查、室内试验等方法对弃渣体的力学参数和坡体结构特征进行测定与分析,利用三维离散元软件PFC3D对弃渣边坡变形至滑动过程进行数值模拟,研究其变形过程。结果表明:弃渣体由几乎无黏结的碎石块组成,运用线性模型能够符合实际情况,采用筛分测定的级配与概化形状后生成的颗粒簇模拟弃渣碎石较为合理;弃渣边坡下部的碎石位移增加最快,上部的碎石位移次之,边坡的变形范围从坡体下部与上部向坡体中部扩张,变形区域在中部连为一体,坡表开始滑动时,弃渣边坡变形区域与地面的夹角约等于弃渣碎石自然休止角;变形区分界面发生"台阶-圆弧-台阶-圆弧"的变化并向坡内扩展,在此过程中坡体表面碎石的位移最先达到失稳临界点,失稳时碎石顺着坡面逐层滑动。综上,弃渣边坡的变形破坏主要集中在坡表层,滑动的规模受弃渣边坡角度影响。

• 单位
  地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 成都理工大学