지질 재해의 안정성과 유해성

1, 지질재해 안정성 분석 < P > (1) 수치법 최근 3 여 년 동안 수치법이 급속히 발전하여 엔지니어링 실습에 광범위하게 적용되었으며, 이 문서에서는 FLAC 3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions) 소프트웨어를 사용하여 램프 안정성 수치 분석을 수행했습니다. FLAC3D 소프트웨어는 미국 ITASCA 컨설팅그룹이 개발한 것으로 암토체 및 기타 재료로 구성된 구조를 시뮬레이션하고 항복 한계에 도달한 후 변형 파괴 행위에 주로 사용됩니다. 이 소프트웨어는 유체역학에서 유체운동을 추적하는 라그랑지안 방법을 성공적으로 사용하여 암석역학 문제를 해결하는 데 성공했으며, 일반적인 암토 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 고온 변형, 유변 또는 동적 하중, 수암 결합 분석 등 복잡한 문제도 수행할 수 있습니다.

1. 모형 계산 방법

FLAC3D 소프트웨어는 유한 차이 방법을 사용하여 암토체 및 기타 재질로 구성된 구조체가 항복 한계에 도달한 후의 변형 파괴 동작을 시뮬레이트합니다. 정적 계산과 유한 차이 강도 감소 계산 두 가지 방법이 있습니다. 이 두 계산 방법의 결과는 정확히 동일하지 않습니다. 이번에는 이 두 가지 계산 방법을 동시에 선택하여 본 지역의 황토경사와 불안정한 경사에 대한 검산 분석을 합니다.

정적 계산 방법은 설정된 모형과 선택한 매개변수가 모형 계산 시 완전히 수렴해야 하며 계산 프로세스가 빠르게 수렴되는 경우 모형이 기본적으로 안정적인 것으로 간주됩니다. 그러나, 산사태 안정성 분석을 할 때, 슬로프 높이, 경사도, 다른 경사체의 황토 체력 매개변수가 다르기 때문에, 종종 빠른 수렴을 위한 계산 모델을 얻을 수 없기 때문에 정적 계산을 통해 사면체의 안전성을 완전히 판단할 수는 없습니다. 강도 감소 빼기는 FLAC3D 에서 기울기 안전계수를 계산할 수 있는 유일한 방법입니다. 따라서 이 방법을 사용하여 사면체의 안전계수를 구한 다음 정적 계산 결과와 결합하여 사면체의 안정성을 판단할 수 있습니다. "산사태 예방 엔지니어링 조사 사양" (DZ/T 218-26) 에 따르면 선택 안전계수 < 1.5 는 불안정하고 안전계수 1.5 ~ 1.15 는 비교적 안정적이며 안전계수 ≥1.15 는 주요 재해점의 안정성 판정으로 사용됩니다. < P > 유한 차이 강도 감소 계수 방법의 기본 원리는 토양 강도 매개변수 응집력 (C) 과 내부 마찰각 (? ) 값을 할인 계수 Ftrial 로 나누어 새로운 Ctrial 및? Trial 값입니다. 그런 다음 새 재질 매개변수로 제한된 차이를 가져와 시산합니다. 계산이 정확하게 수렴되면 Ftrial 이 약간 더 크면 (일반적으로 크기 1 ~ 3) 계산이 수렴되지 않고 해당 Ftrial 을 경사면의 최소 안전계수라고 합니다. 이때 토양은 임계 상태에 도달하여 전단 파괴가 발생합니다. 계산 결과는 모두 임계 상태에 도달했을 때의 할인 계수를 나타냅니다.

Ctrial=C/Ftrial

tan? Trial=tan? /Ftrial

2. 모델 유형 및 매개변수 선택

무어쿨롱 모델을 재질 모델로 선택하고 탐사 및 역학 특성 테스트 결과를 기준으로 조사 지역 재해의 발생과 강우 관계가 밀접한 것을 고려합니다. 따라서 포화 상태에서 물리적 역학 매개변수를 계산 매개변수로 선택합니다.

체적 계수:

K=4.5MPa

전단 계수:

G=2.1MPa

응집력:

c = 3 ~ 6 의 황토 직선형 경사가 변형 파괴될 가능성이 높다. 모형 작성 편리성을 감안하면 분석을 위해 3 ~ 7 사이의 직선형 사면을 선택하고 비교 분석을 위해 계단형 사면을 만들 가능성이 높다. < P > 정영인 교수의 견해에 따르면 사면 모형의 강도 감소 빼기를 통해 사면 안전계수를 구하는 동시에 설정된 모형 경사각에서 맨 왼쪽 거리는 1.5 배, 경사꼭대기에서 맨 오른쪽 거리는 2 배 높은 것으로 계산된 안전계수 결과가 가장 정확하다.

4m 경사 45 경사로 직선형 사면을 예로 들어 모형을 작성하고 메쉬 처리를 합니다. 조사구 황토는 층상 구조이며, 시기마다 황토의 두께와 토력의 성질이 다르지만, 조사 실험 자료에 따르면 포화 전단강도 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 따라서 황토가 균일하고 모델 전체의 강도 매개변수가 균일하다고 가정합니다. 모형의 오른쪽과 아래쪽을 구속조건 경계 조건으로 정의하고, 경사와 물매를 자동 경계로 정의합니다.

(2) 일반 모델과 단순화 모델의 비교 분석 < P > 조사 지역 황토 사면에서 경사 높이의 분포는 1 미터, 수십 미터, 1 미터에서 1 미터까지 매우 고르지 않으며 각 경사 높이는 서로 다른 경사를 가져야 합니다. 따라서 황토사면 전개 안정성을 분석할 때 다양한 경사 높이의 다양한 사면 전개에 대한 안전 안정성을 종합적으로 분석해야 합니다. 이번에는 FLAC3D 소프트웨어를 사용하여 2 ~ 5m (5m 당 구분) 의 높은 경사면에서 3 ~ 7 (5 마다 구분) 의 모든 경사체의 안정성을 시뮬레이션했습니다. 모델의 메쉬 수와 노드 수가 다르기 때문에 소프트웨어 계산 시간에 큰 차이가 있습니다. 정영인 교수가 제시한 일반 모형은 계산에서 어느 정도 일리가 있지만 모형 메쉬와 노드 수도 크게 늘었기 때문에 강도 감소의 계산 시간이 매우 길다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 따라서 먼저 일반 모델과 단순화 모델의 계산 결과를 비교해야 합니다. < P > 먼저 일반 모형을 사용하여 4m 경사 높이 3 ~ 7 사이의 모든 경사체의 안정성을 분석합니다. 강도 감소 계수 방법을 사용하여 다양한 경사 상황에 대한 안전계수를 계산하면 정적 균형 계산과 강도 감소 계산을 사용하여 일정한 경사 높이의 다양한 경사 사면에 대한 안정성 분석을 얻을 수 있습니다 (표 3-16). 일반 모형에서 계산된 경사를 안전계수 관계에 맞추면 경사와 안전계수의 영향 관계 곡선을 얻을 수 있습니다 (그림 3-1).

그림 3-1 일반 모델 4m 경사 높이 및 안전계수 관계 그래프

표 3-16 일반 모델 4m 경사 높이 경사 안정성 계산 요약 테이블

일반 모델 그리드 수의 노드 및 점 수가 많기 때문에 컴퓨터 처리 중 데이터 양이 너무 복잡하고 계산 속도가 느리며 황토 경사의 가로세로가 더 큰 경우가 많습니다 이렇게 우리가 정영인 교수의 재래식 모형 분석을 이용한다면, 효율은 그다지 이상적이지 않다. 따라서 사면 전개의 모형 메쉬는 일반 모형의 계산 결과와 비교할 수 있도록 단순화됩니다. 비교 시 여전히 4m 경사 높이 35 ~ 7 을 예로 들어 표 3-17 과 같은 계산 결과를 통해 모델의 맞춤 곡선을 그림 3-11 과 같이 단순화합니다. < P > 그림 3-11 모형 4m 경사 높이 및 안전계수 관계 그래프 단순화 < P > 일반 모형 강도 감소 빼기에서 얻은 안전계수를 살펴보면 기울기가 불안정할 때 두 모형 모두 동일한 안전계수를 계산합니다. 사면체가 안정되면 단순화된 모형의 안전계수 계산 결과는 단순화된 모형보다 작지만 전체 업슬로프 안정성의 결과 영향은 크지 않습니다. 실제 엔지니어링 응용 프로그램에서는 안전을 위해 계산 결과가 작은 단순화된 모델을 사용하여 분석 계산을 수행할 수 있습니다.

표 3-17 단순화 모델 4m 경사 높이 다양한 경사 사면 안정성 계산 요약

(3) 경사와 안전계수의 관계

단순화 모델을 사용하여 정적 계산 방법 및 강도 감소 계수 방법을 각각 결합하여 2 ~ 5m 경사 높이에서 다양한 경사 경사의 안정성을 분석합니다. 고정 경사 높이를 동시에 얻을 경우 경사 및 안전계수의 맞춤 관계 곡선입니다. 경사와 안전계수의 맞춤 원곡선을 통해 고정 경사가 높을 때 경사를 변경하면 경사가 증가함에 따라 안전계수가 감소하여 기울기가 불안정해진다는 것을 알 수 있습니다. 안전계수는 경사 변화에 따라 대수 관계 변화를 나타내므로 맞춤 정도가 높습니다.

(4) 토체 강도 매개변수의 변화 분석 < P > 탐사 및 실험 테스트 데이터, 구역 내 황토의 내집력 C 값 및 내부 마찰각? 값이 많이 변경되므로 (예: 표 3-18) 강도 매개변수의 변화 추세가 기울기 안전계수에 미치는 영향을 조사할 필요가 있습니다. < P > 표 3-18 황토물리역학지표통계표 < P > 2m 경사 6 사면을 예로 들면 고정 모형의 내집력력:

C=34kPa

그런 다음 토양의 내마찰각을 변경하고 강도 감소 계수법을 사용하여 각각 다른 내마찰각을 계산합니다. 계산 결과를 보면 내부 마찰각이 커짐에 따라 안전계수가 점차 증가한다는 것을 알 수 있다. 내부 마찰각이 작을수록 잠재적 슬라이딩 밴드가 바깥쪽으로 확장될수록 위험 슬라이딩 호가 넓어지고 경사체의 안정성이 떨어집니다 (그림 3-12).

표 3-19 서로 다른 내부 마찰각이 안전계수에 미치는 영향 통계표

는 여전히 2m 경사 높이 6 사면을 예로 들어 고정 모형의 내부 마찰각 = 21.3

계산 결과에 따르면 응집력이 클수록 안전계수가 높아진다. 그러나 잠재적인 슬라이딩 면이 바깥쪽으로 확장될수록 슬라이딩 호가 넓어지지만 안정성이 높을수록 내부 마찰각의 영향과 정반대입니다 (그림 3-13). < P > 표 3-2 서로 다른 내집력이 안전계수에 미치는 영향 통계표 < P > 그림 3-12 슬라이드 호가 내부 마찰각의 변화 추세도 < P > 그림 3-13 슬라이드 호가 내집력의 변화 추세도

(5) 사면 단면 형태의 영향 < P > 연구 조사 결과 볼록형 사면 전개와 직선형 사면 전개가 불안정한 변화의 수가 가장 많고 가능성이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 경사형의 변화가 경사체의 안정성에 미치는 영향을 분석할 필요가 있다. 여기서 우리는 직선형과 계단형 사면에 대해서만 비교 분석을 한다. < P > 4m 경사 높이 45 사면을 예로 들어 선형 및 래더 사면을 각각 작성하고 정적 균형 및 강도 감소 방법을 사용하여 각각의 안전계수를 계산하고 최대 불균형 힘 곡선 및 경사 내부 전단 변형 구름과 비교하여 두 경사면의 안정성을 분석합니다. 계산 결과 직선형 사면이 눈에 띄게 파괴되고, 경사체 내부의 전단 변이가 리본 분포를 띠는 반면, 계단형 사면의 안전계수가 증가하고, 정적 계산 시 446 시에 수렴하고, 경사체가 안정된 것으로 나타났다 (그림 3-14, 그림 3-15; 표 3-21).

그림 3-14 선형 사면 정적 계산에 따른 최대 불균형력 곡선

그림 3-15 래더 사면 정적 계산에 따른 최대 불균형력 곡선

표 3-21 4m, 45 선형 및 래더 사면 비교 분석 테이블

4. 주 < P > 표 3-22 주요 재해점 안정성 수치 분석 결과 표 < P > (2) 극한 균형법

1 이번에는 Geo-Slope 소프트웨어를 사용하여 선택한 3 곳의 경사와 불안정한 경사를 안정적으로 계산합니다.

Geo-Slope 소프트웨어는 경사 안정성 분석 (Slope/w), 누출 분석 (Seep/w), 응력 해석 (Sigma/w), 지진 상태 분석으로 나누어진 한계 균형법과 유한 요소법을 결합한 계산 소프트웨어입니다. 이번에는 주로 사면 안정성 분석 (Slope/w) 모듈을 사용하여 황토 경사의 안전 계수를 분석하고, Slope/w 는 힘의 한계와 모멘트 한계 균형을 사용하여 안정성 계수를 계산할 수 있으며, 안정성 분석 원리는 주로 분할 원리를 사용합니다. 즉, 미끄럼면을 통해 슬라이딩 흙덩이를 N 개의 수직 블록으로 나눕니다. 미끄럼면은 원호 미끄럼면과 다양한 복합미끄럼면이 될 수 있습니다. Slope/w 는 스웨덴 스트립, 비쇼프법, 스펜서, 모건스턴, 단순화법 등 다양한 방법을 종합합니다. Slope/w 는 막대 사이의 작용력을 고려하여 계산 결과를 더욱 합리적으로 만듭니다. 슬로프/W 는 가능한 중심 변경 범위를 수동으로 지정하여 여러 검색 단계를 제공하여 가장 위험한 미끄럼면을 자동으로 검색합니다. Slope/w 는 토층에 가능한 구멍 틈새 위치를 제공하여 구멍 틈새 상태의 안정성을 계산하거나 국부 하중 조건에서 안정성을 계산할 수 있습니다. < P > 이제 피쇼프법을 예로 들어 극한 균형법의 계산 원리를 간단히 소개한다. < P > 피쇼프는 주로 힘의 한계 균형을 사용하여 안전계수를 계산합니다. 피쇼프법을 예로 들어 한계 균형법의 계산 원리를 설명하는데, 그 계산 그래프는 그림 3-16 에 나와 있다. 작용하는 하중은 Wi, Ui, Qi 이며, 요구할 반력과 내부 힘은 Ni, Si, δ EI 입니다. 전단면의 극한 균형 요구 사항에 따라 다음과 같이 나열할 수 있습니다. < P > 연안보타구 산사태 붕괴 지질 재해 < P > 그림 3-16 피쇼프법 계산 그림 < P > 모든 하중과 반력, 내력이 x' 축에 투영되어 < P > 연안보타구 산사태 붕괴 지질 재해 연안보타구 산사태 붕괴 지질재해 < P > 가 < P > 연안보타구 산사태 붕괴 지질재해 < P > 상식의 Ni 알 수 없는, 우리는 스트라이핑 수직력의 균형 조건을 이용하여 < P > 연안보타구 산사태 붕괴 지질재해 < P > 해방정식: < P > 가정된 K 값이 계산된 K 값과 매우 가까워질 때까지 < P > 왼쪽 끝의 K 를 구하고 오른쪽 끝을 대입하여 K 값을 다시 계산합니다.

2. 주요 재해점 안정성 분석 < P > 조사 결과에 따르면 조사구 재해의 발생은 강우 요인과 밀접한 관계가 있어 매개변수 선택에서 포화 상태의 암토 물리적 역학 매개변수를 계산 매개변수로 사용합니다. "산사태 예방 엔지니어링 조사 규범" (DZ/T 218-26) 에 따르면 선택 안전계수 < 1.5 는 불안정하고 안전계수 1.5 ~ 1.15 는 비교적 안정적이며 안전계수 ≥1.15 는 안정이 주요 재해점의 안정성 판정이다. Geo-Slope 소프트웨어를 사용하여 3 개의 재해점과 불안정한 경사의 안전계수를 계산하여 표 3-23 에 나와 있는 대로 계산합니다.

표 3-23 주요 재해 지점 안전계수 계산 일람표

속표

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