土质边坡地震动力响应特性分析及稳定性评价

地震触发滑坡是一种常见的地震次生灾害。据相关研究显示,全球范围的滑坡带分布与地震带的分布具有惊人的一致性,可见地震对引发滑坡的作用之大。因此,边坡在地震作用下的稳定性研究成为了一个倍受相关专家关注的问题。由于边坡自身材料性质的不确定性,尤其是土质边坡,导致在原本复杂的地震作用下的研究变得更加困难。为解决这一问题,本文以土质边坡为研究对象,综合考虑土坡自身和地震动两方面特性来分析评价土坡的地震动力响应规律和稳定性。主要研究成果如下:(1)地震动特性对边坡稳定性的影响规律研究。选取不同幅值、频谱和持时的地震动加速度时程作为荷载输入,模拟分析不同地震动特性对土质边坡响应的影响规律,分析结果表明,幅值、频谱和持时地震动三要素对土坡稳定性均有重要影响;(2)地震作用土质边坡类型划分的研究。利用层次分析法确定影响地震边坡各因素的作用权重,并选取权重较高的影响因素作为划分依据,将地震作用土质边坡类型综合划分为4类。每个类型中又根据坡度的不同划分为缓坡、缓陡坡、陡坡和急坡4个小类;(3)基于有限元强度折减法,本文对土质边坡地震作用下稳定性状态判定方法进行了研究。定义了等效塑性应变区贯通程度的概念,建立了等效塑性应变区贯通程度与边坡安全系数的对应关系,并提出利用等效塑性应变区贯通程度作为边坡稳定性判断依据的方法;(4)地震作用下各类土质边坡稳定性评价与预测应用分析。模拟计算了不同地震动作用下各类土质边坡的稳定性,应用论文提出的方法对各类土质边坡的地震危险性进行了评价与预测,并选取实际发生的地震滑坡与本文预测评价的结果作对比,验证了本文预测评价结果的准确性。     

渗流和地震耦合作用下边坡稳定性分析

正地下水渗流和地震对边坡的稳定性都有重要影响,渗流和地震共同作用这一复杂工况下的边坡稳定性问题已成为当前岩土工程研究的热点问题之一。主要问题是渗流和地震共同作用时稳定性的计算方法需要探索和完善;各种影响因素需要深入分析和研究。本文的研究工作为解决复杂工况下的边坡稳定性分析和评价提供了一种新的思路,这一工作对多工况耦合作用下的边坡失稳机理研究和稳定性评价具有重要的理论参考和实际意义。本文在前人已有工作的基础上,基于极限平衡理论和数值模拟开展了渗流和地震两种工     

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。     

边坡地震动力稳定性研究进展

回顾了我国边坡地震动力响应规律研究的发展历程,分析了边坡动力响应在边坡剖面上分布的节律性特点,简述了边坡动力失稳机制问题。对分散在大量相关文献中的边坡地震稳定性分析方法进行了归纳,按研究手段和分析原理2个方面进行分类,介绍了当前边坡地震稳定性分析的若干方法,并指出了各种方法的优势与不足。在此基础上,总结了当前边坡地震动力学研究中存在的若干问题,指出了形成以区域地震作用参数为准则的边坡地震动力稳定性评价体系对地震地质灾害的评估预测意义重大,指明了今后的研究方向。     

某水电站高边坡在地震作用下的稳定性分析

某水电站地处地质构造活动强烈的地带,坝址区边坡BT20高度达130m,其稳定性严重影响了水电枢纽工程的安全.作者利用Msarma法中准静态地震作用原理,通过引入水平地震系数Kc分析在各种烈度地震作用下边坡的稳定性系数、边坡稳定性对地震作用的敏感性,还分析了高边坡BT20蓄水前、后在各种烈度的地震作用下的稳定性系数.通过分析可知,边坡在Ⅷ度地震作用时处于临界平衡状态,地震作用是高边坡BT20稳定的重要影响因素.     

地震与水压力耦合作用下岩质边坡倾覆解析方法

以往对平面破坏模式的岩质边坡稳定性评价,主要关注潜在滑坡体在自重、坡体内静水压力和地震荷载耦合作用下沿破坏面的抗滑稳定性,并未涉及各类外荷载作用线不通过潜在滑体重心而引起的绕坡趾倾覆稳定性。针对这一问题,提出地震与张裂缝水压耦合作用下的岩质边坡倾覆稳定性解析方法,基于力矩平衡原理推导出岩质边坡抗倾覆稳定性系数的一般表达式;通过深入的变动参数比较研究,探讨张裂缝水压和地震荷载对抗倾覆安全系数的影响,认为水压是控制岩质边坡倾覆破坏的决定性因素,而地震荷载处于次要因素,其在一定程度上增加或减小抗倾覆稳定性。在此基础上建立不同参数组合下的岩质边坡抗倾覆稳定图,为工程技术人员快速评估饱水岩质边坡地震倾覆稳定性提供直接依据。     

考虑边坡地形效应的地震动力响应分析

地震滑坡往往会造成巨大的人员伤亡和财产损失,而边坡在地震作用下的响应规律是研究地震边坡稳定性的首要问题。本研究利用FLAC3D有限差分软件建立多个边坡模型,进行边坡地形效应的地震动力响应分析,考虑的地形主要包括坡高、坡角、坡面形状等三方面的因素。将选取的地震波作用于不同模型,分析坡面加速度、速度放大比及坡顶坡脚傅里叶谱值,研究边坡几何形态对边坡地震响应的影响。结果表明,坡高对坡面的速度放大影响明显,坡角对坡面加速度放大效果较强,而不同的坡面形状会造成不同的加速度响应规律,凹面坡加速度放大效果更小一些。该研究有助于地震边坡的稳定性分析并为边坡工程的抗震设计提供参考。     

地震和降水对边坡稳定性的影响

针对汶川地震区边坡,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状,研究了地震和降水耦合条件作用对边坡稳定性的影响。探索了加筋挡土墙在地震区边坡应用的可能性,使用基于极限平衡法的SLIDE软件进行不同工况条件下边坡稳定性的计算,分析了不同的加筋方案对加筋挡土墙性能的影响。研究表明:在地震作用下,边坡土体原有的结构体系遭到破坏,土体变得较松散,甚至产生张拉裂缝,为雨水的渗入提供了通道,对边坡的稳定性产生不利影响。数值模拟计算得出,边坡在排水条件下基本处于极限平衡状态,最危险滑动面位于边坡下部,但滑动区域相比饱水条件下明显减小,危险滑动面面积也随之减小,而合理的削坡、建立有效的坡表排水系统和加筋挡土墙加固可较大程度的提高坡体稳定性。     

岩土边坡地震稳定性分析研究评述

回顾了岩土边坡地震稳定性分析研究中的若干重要问题的研究进展，包括边坡岩土体地震反应分析方法、边坡岩土体的动力特性和强度准则及参数测试、边坡地震失稳机理与失稳位置、边坡地震稳定性评价指标与安全标准、边坡地震动输入和边坡地震稳定性评价指标的计算精度，还作了简要评述，指出存在的问题并提出今后的研究方向。     

地震作用下边坡稳定性分析方法

地震引起的滑坡已成为大地震引起的严重次生灾害现象,如2008年汶川地震引起的滑坡灾害．本文对地震作用下边坡稳定性分析的研究现状及特点进行了分析总结．地震边坡稳定性分析方法总体上可分为定性分析和定量分析两类．本文分别从工程地质与灾害调查分析、 灾害调查与地震烈度及地震动参数的统计分析、 简化模型理论分析、 数值计算分析和模型试验分析等方面,介绍了相应边坡稳定性分析理论和方法的提出及其沿革,分析了不同理论和方法的特点及适应性,并进一步提出了相关研究存在的问题和发展趋势．      

地震作用下边坡稳定性分析

考虑了边坡岩土体材料的动力特性以及地震特性,利用动力有限元时程分析方法对边坡在地震荷载作用下的动力特性进行了分析,采用最小平均系数对边坡稳定性进行了评价,并与拟静力法的结果进行了对比分析。对某工程实例计算结果表明该分析方法的可行性,可为地震作用下边坡工程设计工作提供一些有益的参考。     

地震波对边坡稳定性的影响及其分析方法

介绍了目前地震作用下边坡稳定分析常用的拟静力法、时程法和边坡动力安全度法,通过对这3种方法计算结果的对比分析,表明边坡动力安全度法能更准确地判断边坡的动力稳定性;应用边坡动力安全度法分析了地震作用频率和振幅对边坡稳定性的影响,结果表明频率和振幅对边坡的稳定性有较大影响,动安全系数随着频率的增大而增大,其增幅逐渐减小;随着振幅的增大而降低,其降幅也逐渐减小.     

基覆边坡地震稳定性分析

为了分析基覆边坡即含基岩和覆盖层的边坡在地震作用力下的稳定性,采用数值模拟手段计算了边坡几何形态、地震波特征等因素对边坡稳定性的影响。计算结果显示:在加速度峰值为140cm/s2的地震作用下,60m高基覆边坡的临界坡度约为27°,即坡度达27°时边坡失稳。坡度为29°的基覆边坡其临界高度约为48m,因此用幂函数关系拟合了临界值状态下基覆边坡高度及坡度的关系,拟合公式为y=5×107x-4.132,其中x为边坡坡度,y为边坡高度。对于地震作用下对基覆边坡稳定性的影响程度而言,边坡高度的变化最敏感,其次为边坡坡度,最后为地震作用的加速度峰值。     

地震作用下分层土边坡多滑面变形破坏的数值模拟研究

地震引起的滑坡对生命、环境和经济造成了巨大的威胁。目前,对于地震作用下边坡稳定性的研究主要集中在单一滑动面破坏模式,对于具有多个潜在滑动面边坡的地震稳定性研究比较欠缺。基于此,利用有限差分软件FLAC对不同边坡进行地震稳定性数值模拟,对比分析不同强度地震动作用下均质土体、分层土体和含软弱夹层土体边坡的滑动面演化过程和永久变形分布特征。结果表明：对于均质边坡,地震引起的滑动面为单一的整体滑动面,地震动强度的增加仅导致沿滑动面的永久变形量增大;对于非均质边坡,在地震作用下还可能形成通过土层交界面的局部滑动变形,且地震作用下最先形成和发生变形的滑动面与静力条件下得到的最小安全系数对应的最危险滑动面一致;同时,地震引起的边坡浅层和深层变形破坏存在复杂的相互影响,当局部浅层滑动先发生时,地震动的进一步增大很容易诱发更深层的坡体滑动,而当深层滑动先发生时,由于塑性变形影响地震惯性力向上部坡体的传播,浅层坡体的进一步滑动变形相对较难被触发。     

基于全动力分析法的地震边坡与隧道稳定性分析

目前地震边坡和隧道稳定性分析方法尚有一些不尽如人意的地方,如地震边坡的破裂面假定为剪切破裂面,这与汶川地震边坡破坏现象不符;地震边坡稳定性分析采用时程分析法,假定在某一时刻加速度作用下,将其作为静力问题来计算边坡稳定安全系数,没有充分考虑加载的动力效应;同样,未考虑地震作用下隧洞围岩的拉破坏,对隧洞围岩破坏缺少动力稳定性标准,也不能充分考虑隧洞围岩与衬砌的动力效应。为此,基于有限元强度折减法,提出了一种完全的动力分析方法——强度折减动力分析法,计算中同时考虑剪切强度和抗拉强度参数的折减,并采用计算不收敛和位移突变综合判断边坡和隧道是否动力失稳破坏,以极限状态时的强度折减系数作为地震边坡和隧道的动力稳定系数,由此获得拉、剪组合破裂面与全动力稳定安全系数,充分考虑了动力效应。     

地震作用下新疆喀什高台民居基于变形控制的土遗址边坡加固设计研究

为验证地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的有效性,以新疆喀什高台民居土遗址边坡现有加固段为研究对象,利用有限元软件Midas/GTX NX建立三维动力分析模型,对地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的变形控制进行研究分析。结果表明:地震作用下土遗址边坡在坡顶与坡脚处产生严重的位移变形,且随着地震持时增加呈现累加效果;土遗址边坡加固后能有效控制水平方向与垂直方向的位移变形,最大位移变形值满足控制要求;土遗址边坡加固后地震作用下的稳定性系数提高至1.54,满足规范要求值1.15。研究成果验证了格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡能够有效控制位移变形,并提高稳定性。     

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。     

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。     

边坡地震稳定性分析探讨

传统的拟静力法和安全系数时程分析法在评价边坡地震稳定性时存在一定的局限性。在提出准确的评价边坡地震稳定性必需因素的基础上,建议对边坡地震稳定性分析方法重新进行分类。根据动力分析得到的边坡在地震作用下的破坏机制和破裂面的性质和位置,提出基于拉-剪破坏的动力时程分析法和强度折减动力分析法。第一种方法将FLAC计算得到破坏时刻的动应力施加到静力情况下边坡上,采用动力分析得到的拉-剪破裂面,结合极限平衡法求解边坡地震安全系数,是一种改进的动力有限元时程分析法;第二种方法考虑了拉-剪破坏的FLAC强度折减动力分析法,是完全动力的方法。最后通过算例分析验证了新方法的可行性,为边坡地震安全系数计算提供了一种新的思路。     

黄土湿载结构性模型在黄土边坡动力稳定性分析的应用

土的结构性是土颗粒空间排列和粒间粘结综合作用所表现出来的力学效应。在地震荷载作用过程中,天然土边坡的结构性参数主要体现应力和变形的共同作用,反映地震荷载作用过程中应力和变形的协调关系及结构性土的结构损伤过程(即抗剪强度参数的变化规律)。首先通过分析认为用结构性参数来定量判断地震荷载作用过程中黄土边坡的稳定性更具合理性,其物理意义更明确;其次通过分析黄土地区某一天然边坡在Ⅸ度地震烈度作用下的黄土边坡动力稳定性,验证结构性参数作为边坡稳定性分析判据的可行性,且这一方法能定量地确定边坡滑动面的位置及所对应的安全结构性参数。