基于接触动力学的裂隙岩质边坡渐进破坏过程模拟及风险评估

基本信息
批准号:51679117
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:黄劲松
学科分类:
依托单位:南昌大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蒋水华,杨建华,林海,孟京京,温勇兵,潘嘉铭
关键词:
岩质边坡风险评估接触动力学裂隙网络破坏模式
结项摘要

A large number of complex discontinuities exist within rock slopes, which play a dominant role in the stability of rock slopes. The commonly-used continuum mechanics based numerical methods such as finite element method cannot effectively evaluate the stability and landslide risk of fractured rock slopes. This project aims to propose contact dynamics-based stability and reliability analysis methods for the fractured rock slopes by combining theoretical modeling, numerical simulation and experimental verification. Thereafter, a three-dimensional random fracture network model in the framework of contact dynamics will be developed. Laboratory experiments will be carried out to validate the model. Then, a robust framework for quantitative risk assessment of the fractured rock slopes will be established. Finally, a copper mine open pit slope in Jiangxi province will be taken as a typical case to simulate the progressive failure process of the slope from crack initiation, propagation and coalescence to slope instability, and to quantitatively assess the landslide risk using the contact dynamics-based numerical model. The research outcomes of this project will lay the foundation for understanding the failure mechanism of the fractured rock slopes, formulating rational strategies for landslide risk mitigation and developing a risk-based warning system to reduce casualties and economic losses caused by slope failures.

岩质边坡通常存在大量复杂不连续结构面,对边坡稳定性起着决定性作用。针对目前常用的基于连续体力学的数值方法难以较好地解决裂隙岩质边坡稳定性分析及风险评估问题。本项目拟采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法,提出基于接触动力学的裂隙岩质边坡稳定性及可靠度分析方法。在此基础上,开发接触动力学框架下裂隙岩体三维随机裂隙网络模型并进行实验验证,建立严格的裂隙岩质边坡风险定量评估理论体系。最后,依托江西铜矿露采边坡开展应用研究,基于接触动力学方法模拟岩质边坡从裂纹起始、扩展、贯通到失稳的边坡渐进破坏全过程并定量评估滑坡风险。本项目研究成果将为深入认识裂隙岩质边坡变形破坏机理,指导制定合理的滑坡风险防治措施和建立完善的滑坡风险预警体系提供重要的理论与技术支持。

项目摘要

岩质边坡通常存在大量复杂不连续结构面,对边坡稳定性起着决定性作用。针对常用的基于连续体力学的数值方法难以较好地解决裂隙岩质边坡稳定性分析及风险评估问题。本项目采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法,提出了基于数学规划的离散元方法、基于二阶锥规划的不连续变形分析方法和光滑有限元方法,用于模拟裂隙岩质边坡渐进破坏过程。在此基础上,开发了接触动力学框架下裂隙岩体三维随机裂隙网络模型,发展了基于多源信息融合的裂隙岩质边坡序贯贝叶斯更新方法,提出了基于接触动力学的裂隙岩质边坡稳定性及可靠度分析方法,建立了严格的裂隙岩质边坡风险定量评估理论体系,并采用了大量数值实验和案例验证了提出方法和模型的有效性。最后,依托江西铜矿露采边坡和两河口水电站左岸高边坡开展了工程应用研究,基于改进的接触动力学方法能够模拟岩质边坡从裂纹起始、扩展、贯通到失稳的边坡渐进破坏全过程并定量评估滑坡风险。本项目研究成果为深入认识裂隙岩质边坡变形破坏机理,指导制定合理的滑坡风险防治措施和建立完善的滑坡风险预警体系提供重要的理论与技术支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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