Civil Engineering and Technology June 2013, Volume 2, Issue 2, PP.19-24

Study on Setting of Slope Displacement Monitoring Points by Numerical Calculation Xianguo Deng 1##, Lin Zhu 2, Jie Cheng 1 1. Si Chuan Shu Gong Expressway Engineering Co. Ltd, Chengdu Sichuan 610041, China 2. Construction Project Quality and Safety Supervision Station of YiBin, Yibin Sichuan 644000, China #

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Abstract Slope displacement monitoring can visually reflect the slope deformation, and reasonable setting of monitoring points is the premise for good monitoring results. At present, the slope displacement monitoring site mostly rely on the experience and the engineering analogous method, which are lack of quantitative analysis. According to the finite difference strength reduction method, get the displacement of distributed monitoring point with the changing of strength reduction coefficient, analyse the rule between the displacement of distributed monitoring point and reduction coefficient, and obtain the grey pertinence between them. Give the idea that optimizing the monitoring points based on gray correlation degree and actual condition. Keywords: The Slope Engineering; Displacement Monitoring; Displacement Monitoring Stations Layout; Strength Reduction Method; Grey Correlation Analysis

1 前言 边坡失效会给人们的生命财产带来巨大的损失。为了防止边坡失效给人类带来灾害，需要对边坡进行稳 定性评价，以便及时采取相应的工程措施。边坡位移监测能够准确直接的反映边坡的变形情况，对边坡变形 作出预测和预报，因此边坡的位移监测是边坡稳定性评价中极其重要的一个方法。位移监测点的合理布设是 能否取得良好监测效果的保证。杨志法将系统科学与工程地质力学结合起来，并将该方法运用到五强溪电站 左岸边坡开挖的位移监测当中，为监测点位的布设提供了指导，使监测工作取得了良好的效果[1]。罗先启、 张振华提出了将经验分析与数值模拟计算相结合，综合确定变形监测测点位置的思想[2]。该思想将工程经验 和数值计算相结合，二者之间取长补短对监测点的优化布设有着积极的意义，但是数值计算中监测点位的选 #

CITATION: Xianguo Deng, Lin Zhu, Jie Cheng. Study on Setting of Slope Displacement Monitoring Points by Numerical Calculation [J]. Ivy Publisher: Civil Engineering and Technology, June 2013, Volume 2, Issue 2, PP.19-24 引用格式：邓贤国, 祝林, 成杰. 基于数值计算的边坡位移监测点优化布设方法研究[J]. Ivy Publisher: 土木工程与技术, 2013, 2(2): 19-24 - 19 http://www.ivypub.org/cet

2 强度折减法在边坡工程中的运用 2.1 强度折减法的定义 强度折减法是指在数值计算当中，通过不断降低边坡岩土体材料的抗剪强度系数，直到边坡达到极限破坏 状态为止，计算程序自动根据数值计算结果得到滑动面，这时的强度折减系数就是边坡的强度储备安全系数[5]。 对满足摩尔-库伦条件的岩土体材料，强度折减安全系数可表示为[6]：

 其中：c 

c   tan  c  tan     c   tan   ks ks ks

(1)

c tan  。式中： 为抗剪强度，c 为粘聚力， 为剪切面上的法向压应力， 为内摩擦角， ,　 tan  ＝ ks ks

ks 为强度折减安全系数。

2.2 强度折减法在 FLAC3D 中的实现 运用强度折减法分析边坡的稳定性需满足的条件有[7-8]：（1）正确的强度准则及本构模型；（2）成熟可 靠功能强大的数值计算平台； （3）准确的材料力学参数，适当的网格划分，正确的边界条件。 实体建模

ks=ks+0.02

N

Y 结束计算 图 1 强度折减法计算边坡破坏流程图 - 20 http://www.ivypub.org/cet

3 基于灰色关联分析的边坡位移监测点优化布设 灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判其联系的紧密度，曲线越接近，相应 序列之间关联度就越大，反之则越小。设系统行为序列： X 0  ( x0 (1), x0 (2),..., x0 (n)) X 1  ( x1 (1), x1 (2),..., x1 (n)) 　　　　　　 ...... X m  ( xm (1), xm (2),..., xm (n))

 ( x0 (k ), xi (k )) 

min min x0 (k )  xi (k )   max max x0 (k )  xi (k ) i

k

i

k

x0 (k )  xi (k )   max max x0 (k )  xi (k ) i

 (X0 , Xi ) 

(2)

k

1 n   ( x0 (k ), xi (k )) n k 1

(3)

4 算例

c / kPa

 / ()

 / kg.m-3

G / MPa

K / MPa

 t / kPa

60

25

2300

32

110

6000

39

21

2100

30

100

5000

37.5

19

2000

2.9

90

4000

1.02

1.04

1.06

- 22 http://www.ivypub.org/cet

1.08

1.1

P1

2.0

5.0

8.0

13.0

15.0

20.0

P2

17.1

21.7

27.6

36.0

48.1

110.3

P3

14.1

18.3

23.7

31.3

42.2

105.1

P4

11.6

15.5

20.4

27.3

37.3

95.0

P5

9.6

13.0

17.5

23.9

33.1

86.3

P6

7.7

10.7

14.8

20.6

29.0

78.3

P7

5.9

8.4

12.0

17.0

24.9

70.6

P8

9.0

11.9

16.5

23.2

33.0

80.0

P9

4.7

6.7

9.7

14.2

21.0

63.0

P10

4.5

5.9

8.0

11.4

16.8

54.0

P11

3.6

4.7

6.4

9.0

13.6

47.5

P12

3.5

4.5

5.9

8.2

11.8

42.5

P13

3.6

4.7

6.1

8.1

11.2

38.7

P14

3.9

5.1

6.5

8.4

11.2

35.6

P15

3.6

4.7

6.3

8.6

11.8

37.2

P16

8.0

10.0

15.0

20.0

25.0

40.0

P17

2.9

3.9

5.1

7.0

9.6

17.2

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

65.2%

84.1%

82.6%

81.3%

80.1%

78.5%

76.6%

79.8%

75.5%

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P16

P17

78.6%

78.2%

79.6%

80.6%

82%

80.2%

83.6%

82.7%

5 结论 （1）提出了基于拟布点位移序列与强度折减序列间灰色关联度来选取边坡位移监测点的理论。强度折 减计算模拟了边坡破坏的整个过程，强度折减系数反映了边坡破坏的过程，因此通过分析强度折减系数序列 与拟布点位移变化序列的灰色关联度，选取关联度大的点位做为监测点位能较好的监测到边坡的变形过程。 （2）本文的研究主要是针对二维情况，实际工程中复杂边坡大多需要进行三维分析。因此，有必要在 - 23 http://www.ivypub.org/cet

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【作者简介】 邓贤国（1983-） ，男，四川遂宁人，硕士，从事岩土工程施工及研究。Email: dxg-gps@163.com

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Study on setting of slope displacement monitoring points by numerical calculation

Xianguo Deng, Lin Zhu, Jie Cheng