佛顶宫矿坑边坡三维静动力有限元模拟分析研究

张菊连，梁志荣，李 伟

(上海申元岩土工程有限公司，上海 200040)

佛顶宫矿坑边坡三维静动力有限元模拟分析研究

张菊连，梁志荣，李 伟

(上海申元岩土工程有限公司，上海 200040)

对国内首个既有矿坑地下空间开发项目的佛顶宫边坡进行了三维有限元研究，分别对静力和地震这两种工况进行了模拟。结果表明：削坡或锚索(杆)加固后，最大位移均发生在坡顶、坡面填土、残积土和强风化岩处；最大应力均发生在坡内，最大剪应力发生在各坡脚和岩土交界面处；加速度响应随着边坡高度方向呈放大趋势，表层土体加速度响应明显放大；极限状态下，广义塑性应变区集中在坡顶、坡面处。静力工况下，锚索(杆)加固工况相对于无支护工况，边坡最大位移减小11.9%～28.4%，最大应力减小5.6%～67.1%，安全系数提高了34.5%，说明锚索(杆)加固效果显著。地震相对静力支护工况，最大位移增大3.03～19.73倍，主应力增大6.5%～146.7%，最大剪应力增大168.4%～474.6%，安全系数减小0.6%～23.1%。大震相对于小震支护工况下，坡面加速度峰值及放大倍数分别增大15.04～27.00倍、1.44～1.93倍。对矿坑南北、东西方向施加地震计算的结果显示：前者动位移、动应力均较后者大，安全系数较后者小，说明矿坑长轴方向施加地震较短轴方向不利。

隧道工程；既有深坑；地震工况；位移；应力；地震加速度响应

0 引 言

边坡稳定性方面的研究有200多年的历史，计算方法在理论、数值分析方面都有非常丰富的成果[1-7]。地震工况下的边坡动力响应包括加速度、速度、位移、动应力和动应变响应等。……