尹颖 季超

江苏协优工程设计有限公司 江苏无锡 214000

崩塌是指岩块或土体在自身重力或外力作用下失稳后突然崩落的现象，岩块或土体作为崩塌体顺坡猛烈翻滚、跳跃并相互碰撞，最后在坡底堆积，形成崩塌堆积体[1]。在研究崩塌体的过程中，面临的最主要问题是崩塌体边坡的稳定性问题，这与人类的各种活动息息相关，在人类的发展历史中，与人类的关系有对立，有统一，因此是人们的生产生活中相当重要的工程地质问题。国外对于堆积体成因的研究开展的比较早，Folk和Ward早在1957年就运用粒度统计参数其中包括平均值、偏态、峰态、标准差等来得出堆积物的形成环境，大致形成的年代，分析出沉积物成因，1986年Landim和Frakes[3]用粒度参数结对作图的方法对冰水堆积物，冲出沉积物及泥石流堆积物进行了区分。国内黄梁坡滑坡受“5.12”汶川大地震影响，变形加剧，裂缝变长加宽，道路塌滑阻碍通行，滑坡的边界特征更加明显，陈浩[2]等人分析了此崩塌堆积体的工程地质条件包括地形地貌，岩层产状，崩塌堆积体的体积，该崩塌堆积体受到地震及其余震的作用力，后缘已经形成拉裂缝及错落，前缘出现剪胀，局部有垮塌，崩落，在降雨地震等不利因素的影响下坡体处于不稳定状态。本文通过离散元程序UDEC对某一边坡崩塌体进行了崩塌过程模拟，对不同部位崩塌体的位移进行了分析，以期了解其位移特征。

1 崩塌体位移分析

本章采用UDEC来模拟某一岩质边坡表层破碎松动体的崩塌过程，并对不同部位崩塌体的位移特征进行对比分析。

模型建立与参数取值。本离散元计算模型采用边坡纵剖面建立，具体模型见图1。竖直向上为Y轴正向，滑坡主滑方向为X轴负向，模型左右以及底边界均采用固定约束。模型采用三角形单元进行网格划分，为适应坡表的复杂起伏状况，在靠近坡表部分对网格进行适当细化。模型假定边坡岩体应力、应变之间的本构关系为弹塑性，岩体的破坏服从摩尔-库仑准则。为了对崩塌体各部位的运动和受力状态进行研究分析，选择6个典型点进行位移监测，其中1-3点位于堆积体表面，4-6点位于破碎松动体内，如图1所示。

各岩土体的主要物理力学参数见表1。

图1 UDEC计算模型

表1 崩塌体主要物理力学参数取值

2 计算结果分析

图2和图3分别为自然工况下边坡X和Y向的位移云图。可以看出，边坡两个方向的位移在边坡后缘相对较大，向边坡前缘逐渐减小。X向最大位移位于边坡后缘表层堆积体，达19cm，向坡内递减；Y向位移在自重影响下产生部位相对X向较广，但是最大位移产生位置基本不变，数值上稍小，为17cm。

总体来说X向位移主要集中于边坡后缘表层堆积体，Y向位移由于受重力影响较明显，产生位移范围较广，在破碎松动体内仍有一定位移产生。两者的变化规律基本一致，都是由边坡后缘表面向边坡前缘和坡内逐渐减小。

图2 X向位移云图（cm）

图3 Y向位移云图（cm）

图4和图5则通过6个监测点的位移曲线对比图更直观地给出了边坡各部位的位移。从图中可以得出以下结论：对于同一岩土层来说，即位于堆积体的1、2、3点和位于破碎松动体的4、5、6点，X向位移和Y向位移均由边坡后缘向边坡前缘递减，表示为X1＞X2＞X3、Y1＞Y2＞Y3 以及 X4＞X5＞X6、Y4＞Y5＞Y6；对同一边坡位置来说，X向位移和Y向位移均由坡表向坡内递减，表示为X1＞X4、X2＞X5、X3＞X6 以及 Y1＞Y4、Y2＞Y5、Y3＞Y6。这里将各层岩土体分别看做整体，堆积体物理力学性质较差，多为松散状态，压缩性较高，在自重作用下边坡后缘有临空条件的部位位移较大，破碎松动体则物理力学性质相对较好，受周围岩土体的限制，位移较小。可以看出边坡后缘块体具有运动速度快、位移大的特点，表明边坡后缘为相对不稳定体[3]。

图6为边坡位移矢量图，显然堆积体和破碎松动体的位移要远大于基岩，同时离坡表近的部位位移主要沿坡面向下，边坡内部则由于自重影响更明显，加上水平运动受到一定限制，位移基本以竖直方向为主。

图4 监测点X向位移对比图

图5 监测点Y向位移对比图

3 结语

本文通过UDEC对自然工况下边坡崩塌体不同部位的位移模式进行了研究分析，结果表明：边坡产生位移的地方主要集中在堆积体和破碎松动体中，分布规律为堆积体位移大于破碎松动体位移，边坡后缘位移大于边坡前缘位移，位移最大值出现在边坡后缘临空面较好的堆积体中，边坡位移方向由坡表向坡内变化规律为沿顺坡面向逐渐向边坡内部竖直向变化。

图6 边坡位移矢量图

本次模拟仅针对自然工况，对于降雨、地震等工况对边坡崩塌体位移的影响将在今后的工作中进一步开展。