冻融循环作用下边坡地震动稳定性研究

季节冻土区和多年冻土区边坡在经历冻融循环后其力学性质产生较大变化,边坡稳定性随之改变,在地震动荷载作用下存在着巨大的安全隐患.本文基于FLAC数值软件,将考虑冻土相变的显热熔算法引入热学计算模块,并结合静态边界动力计算模块,建立了适用于冻融循环条件下的边坡地震动稳定性分析平台.研究了冻融循环对边坡土体地震动稳定性的影响.结果表明,在发生冻融循环的季节冻土区或多年冻土已经退化的区域,地震动后边坡的塑性破坏形式主要取决于发生冻融循环的活动层的范围.     

地震和煤矿采动耦合作用下露天矿边坡及采空区稳定性研究

为了探讨地震和煤矿采动耦合作用下的露天矿边坡及采空区的稳定性,以辽宁排山楼金矿露天转井工开采为研究对象,基于FLAC3D有限元分析平台,采用强度折减法研究了未进行煤炭开采时和煤矿采动单独作用下露天矿边坡的安全系数,重点探讨了煤矿采动和地震耦合作用下露天矿边坡及采空区应力场、位移场及塑性区的分布规律。结果表明:未经采动时,露天矿边坡的安全系数为1.21,边坡处于稳定状态;煤矿采动后露天矿边坡安全系数降为1.12,仍处于稳定状态,单独的煤矿采动作用不会导致露天矿边坡失稳;在地震和煤矿采动耦合作用下,露天矿边坡坡体内出现了较大的拉应力,采空区顶板出现冒落现象,底板出现底鼓现象;在地震和采动耦合作用下,边坡将出现失稳破坏,破坏形式主要为采动区顶板的大面积冒落和边坡的崩塌。     

地震作用下碎石土边坡的稳定性研究

为研究地震对碎石土边坡稳定性的影响机制,建立了楼房山隧道罐子沟端滑坡防治工程的数值计算模型,采用拟静力法,分析了不同地震水平加速度条件下边坡应力场、位移场、塑性区及剪应变增量的变化规律。研究结果表明,地震作用下,碎石土边坡的稳定性随着地震水平加速度的增加呈先缓慢减小后急剧减小的特征;边坡在地震作用下的破坏以受压破坏为主。     

连续降雨条件下某震后高边坡稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论,综合考虑降雨入渗引起土体重量增加、渗透力增大以及抗剪强度降低等因素的影响,建立降雨条件下震后高边坡有限元模型,运用自编计算程序USLOPE-FEM进行稳定性分析。研究结果表明:未降雨之前,坡体塑性应变主要集中分布于松散堆积体下部与基岩分界面,边坡已经接近临界平衡状态;降雨量20mm/h时连续入渗使边坡上部土层含水量增加,负压区消失且出现饱和区;随着降雨时间延长,坡体表层暂态饱和区逐渐向内部推移,土体的重量和渗透力显著增大、抗剪强度明显降低,坡体中剪应力整体增大,塑性应变区向坡顶扩展而逐渐贯通;连续降雨6h后,临空面表层出现局部滑塌,连续降雨36h后整个堆积层将沿基岩滑塌逐步堵江。研究成果可为强降雨条件下边坡安全性评价提供参考,也为该边坡的失稳预警与滑坡防治积累资料。     

顺层页岩边坡稳定性离散元分析

以承张高速某顺层页岩边坡工程为依托,首先采用单轴压缩模拟实验与宏观力学参数值对比的方法确定出边坡各岩土层的细观参数。进而建立其离散元模型,分析其稳定状态,并对其失稳过程进行研究。结果表明:边坡中的全风化页岩层向下滑动,并在坡脚堆积;强风化页岩层和中风化页岩层未发生滑动,滑动面为全风化页岩层与强风化页岩层的交界面。模型中出现的裂纹主要以压裂纹为主,且主要分布在全风化层,而其他两层未产生裂纹。离散元模拟结果与赤平投影法分析结果一致。该模拟结果对工程的设计、施工具有指导意义。     

地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究

汶川地震灾害调查表明,在基岩山区地震滑塌主要发育在局部强度相对较大、节理较发育的厚层或块状岩体中.以岩石中含两组节理的岩质边坡为例,输入实际的地震记录,采用离散单元法进行数值模拟,分别探讨坡高、地震烈度、坡角及节理倾角组合对节理岩质边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用下坡体中质点的加速度、速度具有高程放大效应;节理岩质边坡稳定性随着坡高、坡角和地震烈度的增加而降低;两组节理不同组合的岩质边坡,其稳定性变化较为复杂,受节理倾角与坡角的关系、节理的倾向、两组节理之间夹角等因素的影响.节理岩质边坡在地震作用下是受拉区逐渐向受剪区扩展而最终导致边坡失稳破坏,是受拉和受剪的复合破坏.上述初步结论为评价山区节理较发育的岩质边坡在地震作用下的稳定性提供一定的依据.     

浅析工程边坡的稳定性分析及治理措施

根据边坡的工程地质条件及易发地质灾害的特点,论证边坡潜在其他失稳形式的可能性;通过定性分析和定量计算评价该边坡的稳定性提出造成该边坡崩塌破坏的主要原因提出了采用锚杆+格构支护治理方案并通过理论验算满足设计、规范要求,对今后类似灾害防治提供参考。     

黄土边坡动力响应分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立了某一黄土边坡三维模型,首先对其在地震作用下的动力响应规律进行了总结,然后探讨了地震动参数对黄土边坡动力响应的影响。结果表明：黄土边坡对地震波存在垂直放大和临空面放大作用;当输入地震波振幅或频率增加时,坡面监测点加速度放大系数随坡高增加呈＂增加→衰减→增加＂的三段形态;速度放大系数随坡高的增大而增大,并在坡顶达到最大值;位移放大系数随振幅和频率的增加而增加;地震持时对加速度、速度峰值的影响不大,但坡体位移随持时的增加而显著增加。强震作用下的最大剪应变增量区域的位置和形状表明,黄土边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳破坏。研究结果有助于进一步揭示黄土边坡在地震作用下的失稳机制,为黄土地区边坡抗震设计与防灾减灾提供参考。     

黏性土坡地震失稳机制及其在黄土斜坡地震稳定性分析中的应用

基于地震作用下黏性土坡失稳滑动特点,以土体应力状态及其变化分析边坡失稳过程。通过分析地震作用下边坡不同部位土体应力状态和剪应力变化,结合实际地震边坡失稳破坏特征,提出黏性土坡地震三段式滑动失稳机制。在分析该滑动失稳机制与有限元强度折减法之间应力关联的基础上,将两者结合应用于实际黄土地震滑坡动力稳定性分析。依据此考虑得到的动力安全系数相比较其他方法,与极限平衡法得到的结果更为接近。     

基于拟动力法的顺层岩质边坡稳定性极限分析

基于极限分析上限法的原理,结合随时间变化的拟动力法,考虑地震、水力和坡顶超载作用下建立含张拉裂缝的顺层岩质边坡极限分析模型,并推导出边坡安全系数的表达式。结构面采用合理的水压力分布形式,且强度参数采用非等比例折减,分析边坡前缘是否堵塞,水平和竖向地震系数、张裂缝积水深度和坡顶超载对边坡安全系数的影响。分析表明:边坡前缘堵塞、水平地震系数、张裂缝积水深度和坡顶超载的增加,降低边坡的稳定性;竖向地震系数的增加提高了边坡的稳定性。随着非等比例折减相关系数的增加,边坡稳定性显著提高。因此结构面参数的变化规律需要得到关注。     

进洞高程对黄土隧道洞口衬砌和仰坡动力响应的影响

针对黄土边坡与隧道洞口段衬砌的相互作用问题,运用数值模拟的方法分析了以不同进洞高程进洞时黄土隧道洞口段衬砌的动力响应特征和洞口仰坡的动力稳定性。结果表明:进洞高程越大,洞口段隧道衬砌的位移响应与内力响应越大;随着进洞高程的增大,坡面位移放大系数在减小,不同进洞高程进洞时坡面位移放大系数均呈先增大后减小再增大的变化趋势。在0.2~0.6H时变化最为剧烈,0.4H左右时位移放大系数达到了最大值;不同进洞高程进洞时坡面中心和水平方向距离隧道结构1.5D处的坡面位移放大系数变化趋势基本一致,其大小关系为:纯边坡位移放大系数 < 有隧道结构中面位移放大系数 < 距隧道1.5D位移放大系数;随着进洞高程的增大,剪应变增量和坡面位移均在减小,坡面的稳定性在增强。该研究可为黄土地区隧道进洞高程的选择提供一定的参考。     

STUDY ON DYNAMIC RESPONSE AND INSTABILITY OF SOIL-ROCK MIXTURE DEPOSIT WITH DIFFERENT STONE CONTENTS AND SLOPE GRADIENTS

Soil-rock mixture deposit is an extremely heterogeneous loose rock-soil deposit formed since Quaternary, which is composed of blocks, fine-grained soil and pore with a certain engineering scale and high strength and has a certain stone content. These soil-rock mixtures accumulated on slopes have been completely destroyed and their mechanical strength is very low. They are widely distributed in the mountainous areas of Southwest China, which poses a great threat to the engineering. Earthquakes occur frequently in Southwest China, and the instability of soil-rock mixture deposit under seismic load is one of the important factors causing the damage to this type of deposit. The dynamic response of soil-rock mixture deposit under seismic load is an important index to study its instability mechanism under seismic load. Based on indoor shaking table model test, the influence of rock content and slope gradient on dynamic response characteristics of soil-rock mixture deposit was studied. In model tests, rock content is 30%, 40% and 50%respectively, and slope gradient varies from 20°, 30° and 40°. Two different seismic loading frequencies and three different excitation strengths were given. The peak acceleration(PGA)amplification coefficients in horizontal and vertical directions of soil-rock mixture deposit were analyzed under the change of rock content and slope gradient. The permanent displacement and deformation law of the top and foot of the slope of soil-rock mixture deposit were analyzed by model test. The experimental results show that the dynamic acceleration response characteristics of the soil-rock mixture deposits at the top and foot of the slope are different under different slope gradients and rock content conditions, and the horizontal PGA amplification coefficients of the soil-rock mixture deposits are also different. With the same seismic frequency and excitation intensity, the horizontal PGA amplification coefficient increases with increased slope gradient, and the rate gets faster. With the increase of stone content, the magnification coefficient of horizontal PGA decreases, and the higher the stone content, the slower the decrease rate of horizontal PGA magnification coefficient. When the slope gradient of soil-rock mixture deposit increases, the corresponding horizontal and vertical PGA amplification coefficients increase with the same seismic frequency and excitation intensity. The amplification coefficients of PGA in the vertical direction are different, but the overall magnification is weaker than that in the horizontal direction. The vertical PGA amplification coefficients of the foot, middle and lower parts of the slope are larger, while the vertical PGA amplification coefficients of the upper and middle parts of the slope tend to decrease. The higher the frequency of seismic wave is, the smaller the vertical PGA amplification coefficient corresponding to the same elevation will be, which indicates that the vertical PGA amplification coefficient is negatively correlated with the elevation. The variation trend of PGA magnification coefficient of soil-rock mixed deposit in vertical direction is different with the change of stone content. Under the same excitation intensity, the larger the slope gradient is, the larger the permanent displacement at the top of the slope will be, and the larger the rock content, the smaller the corresponding displacement at the top of the slope. The permanent displacement of the top of the slope is obviously larger than that of the foot of the slope, which indicates that the magnification effect of the top of the slope is obvious. After the vibration process and sliding of the landslide, the large-sized particles in the soil-rock mixture deposit move downward faster and slip on the surface of the deposit body. There was a very obvious phenomenon of particle sorting in the pile-up at the foot of the landslide body. The results of this study are of practical significance for the analysis of the dynamic response law of soil-rock mixture deposit under seismic load due to the change of rock content and slope gradient.     

水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性分析

为研究水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性，本文以某高填方边坡工程为背景，利用GeoStudio2012有限元分析软件建立模型进行分析，并对比分析多级高填方边坡与单级填方边坡动力响应结果。计算结果表明，边坡坡面和挖填交界面上动力响应规律表现为:位移幅值基本随着高程的增加而增加；速度幅值随着高程的增加先增大后减小再增大；加速度幅值随着高程的增加有减小趋势；多级高填方边坡动力响应规律与单级填方边坡动力响应规律不同，单级填方边坡位移幅值、速度幅值、加速度幅值均随着高程的增加递增；地震波在坡体内传播时，随着高程的增加具有滞后性。边坡稳定性随着地震加速度峰值的增大有所下降，相比静力作用，水平地震作用下边坡稳定性下降明显。本文相关研究可为西北地区黄土高填方边坡工程抗震提供一定理论依据。     

宝兰客专天水市王家墩滑坡地震稳定性分析

天水市秦安县王家墩滑坡为宝兰客专沿线巨型古滑坡群,宝兰客运专线秦安隧道穿其而过。以王家墩滑坡为研究对象,围绕工程中静、动力抗滑稳定性问题,通过室内试验、现场调查对影响王家墩古滑坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析评价,在此基础上通过有限元动力分析,对王家墩古滑坡在地震载荷下的动力响应进行分析,明确地震荷载作用下,王家墩古滑坡失稳影响因素、地震荷载与滑坡失稳破坏间的关系。采用动力有限元法和强度折减法相结合的方法,开展动力抗滑稳定性分析方法研究;采用位移突变的方法来确定边坡动力失稳及动力安全系数,分析结果表明：地震作用时的水平推力对王家墩古滑坡的稳定性有很大影响,表现为上部坡体的整体滑移和隧道入口段黄土堆积层局部失稳滑塌;在天然状态下坡体处于稳定状态,在遭遇未来该区域中强地震作用时,该斜坡会发生失稳,黄土斜坡的整体滑动最容易出现在第三阶坡体,沿着塑性应变最大的滑移面整体滑移;给出了坡体动力稳定性安全系数F_s=0.92。     

山区公路边坡地质灾害数据库及统计分析

边坡稳定性受多种内外因素的综合影响,正确地认识各影响因素的特征及其对公路边坡稳定性的影响程度,有助于对边坡进行合理的评价,并采取经济有效的防护措施。本文在现场工程地质调查和文献调研的基础上,搜集了622个典型山区公路边坡的地质资料及灾害资料,建立了山区公路边坡地质灾害数据库,统计了各影响因素与边坡失稳频度的关系。统计结果表明,失稳频度能较好的体现边坡影响因素与边坡稳定性状态的关系。     

常见边坡支护形式的地震稳定性对比分析

为了对比分析抗滑桩、抗滑桩加预应力锚索、格构梁加预应力锚索这3种边坡支护形式的地震稳定性,建立了相应的数值模型进行计算分析。计算结果显示:3种支护形式在地震作用后,边坡变形及稳定性系数的衰减幅度基本一致,其中格构梁加预应力锚索的衰减程度略弱,从结构受力放大倍数来看,抗滑桩支护形式的结构受力放大程度明显高于其余2种支护形式。计算结果还显示预应力锚索不仅能够提高边坡的稳定性,而且能够抑制支护结构内力的放大,从而提高支护结构的安全性能。     

2008年汶川8.0级地震地表垂直和水平位移场模拟计算分析

本文采用Okada及Steketee的断裂位错模型,从理论上计算了龙门山中央主断裂和前山断裂在汶川地震中逆冲和走滑错动形成的地表位移场,包括地表垂直和水平位移场的基本特征。并将计算结果与地震科考成果进行了比较,发现计算结果与现场地表变形考察结果在变化趋势上表现出一致性。同时通过计算揭示了断裂错动过程中离断裂一定范围内的地表位移场变化情况,计算结果表明断裂错动形成的地表垂直存在较大的空间不均匀性,且主要集中于断裂的端部即映秀、北川和青川附近,并且位移场在这些地方变化都较强烈。水平位移场主要集中于北川以北的地区,水平位移场的空间变化比较均匀。     

Energy approach for earthquake induced slope failure evaluation

Earthquake-induced slope stability is evaluated by the force-equilibrium method in engineering practice. This method provides a safety factor against initiating failure or displacement according to the Newmark model along a fixed slip surface but it cannot evaluate failure deformations after failure occurs. An energy approach is proposed as an alternative means for evaluating slope failures and subsequent flow deformations. The driving energy for slope displacement is considered to be the earthquake energy and the gravitational potential energy. As a first step in the research, an energy balance is formulated for the model of a rigid block resting on an inclined plane. Then, an innovative model test is developed, in which the energy balance in a sliding slope is measured on a shake table. The earthquake energy used for the slope failure can be successfully quantified in the test and its contribution to displacement is discussed in the light of the energy balance established for the block model.     

太山龙泉寺舍利塔边坡地震稳定性研究

为了研究太原市太山龙泉寺拟建舍利塔边坡稳定性,对所在场地及外围地形地貌、地层、地质构造、水文条件进行了调查。结合7个探井,确定了塔址所在场地的土质边坡体可能失稳的模式,进行了边坡稳定性分析、计算。结果表明,场地在自然状态下边坡稳定系数为1.37,在烈度为Ⅷ、Ⅸ度地震影响下边坡稳定系数分别为1.24、1.15。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）,塔址所在边坡是稳定的,不必对边坡进行处理;其次结合3个探槽揭露,发现场地北侧基岩边坡曾发生过滑动,据其滑动面倾角、滑动量及错断地层特征,认为是一种特殊边坡变形破坏-岩体错落,为崩塌与滑坡之间的中间类型,从现存的地形地貌特征分析,现阶段错落体已趋于基本稳定状态,稳定性较好;最后给出了预防边坡滑动的建议和措施,研究结果可为其他类似边坡场地地震稳定性研究提供参考借鉴。