地形地貌条件对边坡动力响应规律的影响

为研究边坡地形地貌条件对土质边坡动力响应规律的影响以及边坡地震反应机理,利用地震模拟振动台,建立不同坡面形态条件下的土质边坡模型进行振动台模型试验。试验结果表明:土质边坡地震动力响应具有高程放大效应,边坡加速度峰值(PGA)放大系数会随高程增加而增大,水平方向坡内土体较坡面土体对地震动荷载放大更为显著;土质边坡地形地貌条件对地震动荷载放大作用有较大影响,边坡坡度越大,边坡形态越复杂,其对地震动荷载放大效应越显著,边坡土体的变形破坏也越显著。     

地震作用下含软弱夹层的顺倾岩质边坡加速度放大效应探究

基于ＦＬＡＣ３Ｄ数值软件，建立含软弱夹层的顺倾岩质边坡模型，合理考虑地震波输入方式、模型边界条件、网格尺寸和力学阻尼，探究地震作用下含软弱夹层的顺倾岩质边坡加速度放大效应和软弱夹层区域加速度放大系数的变化规律，探究和分析软弱夹层的负效应。研究结果表明:在软弱夹层区域，加速度放大系数增加的速度更快；软弱夹层厚度越厚，软弱夹层位置越低，放大效应越明显；当软弱夹层倾角相差不大时，软弱夹层位置变化不大，此时软弱夹层倾角变化对加速度放大效应的影响较软弱夹层位置变化更为显著，即软弱夹层倾角越大，放大效应越明显；当软弱夹层倾角相差较大时，软弱夹层位置变化也较大，此时软弱夹层位置变化的影响更为显著，即软弱夹层位置越低，放大效应越明显。     

基于黏弹性人工边界条件的岩质边坡动力反应分析

基于数值分析方法,以二维岩质边坡为例,通过布置在边界处的弹簧和阻尼器构成黏弹性人工边界条件,探讨边坡尺寸、形状以及地震波的类型对放大效应的影响。结果表明地震波频率和坡角是地震响应的决定性因素,坡高对于边坡特征点（坡脚、坡顶）的变化敏感性较低。结论如下:对于同一地震波频率,不同坡高对于地震放大效应的影响较小,差别仅在于边坡越高,坡脚距离坡顶的距离越长,这部分的动力响应越明显;对于同一边坡角度,随着入射地震波的频率越高,坡面的放大系数逐渐增加;对于同一边坡高度,随着边坡的角度变陡,坡面的放大系数逐渐增加。综上所述,在岩质边坡抗震设计时应考虑放大效应的影响。     

输电线路斜坡场地地震效应的数值模拟研究

以西南地区典型输电线塔位为例,考虑场地地基条件、桩基础、杆塔特征,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值分析 软件进行动力分析,探讨场地遭遇实际地震作用时的场地地震效应。研究表明:坡面与地震波入射方向 一致、斜坡坡度40°的薄覆盖层下伏软岩场地,峰值加速度放大系数顺坡面向上具有波动放大的效应,坡 面位移从坡脚至坡顶近似呈线性增大。塔位处斜坡微地貌的变化使得峰值加速度放大系数达到1．8左 右,地震效应局部放大较原始输入地震烈度增加1度。在此基础上,初步探讨影响斜坡场地地震效应的 因素,得出覆盖层厚度、基岩强度对其影响较为明显。     

高陡边坡地震动放大效应分析

为了研究高陡岩质边坡对地震动加速度峰值的放大作用,分别针对简谐波和El Centro波竖向入射高陡边坡的情形,基于动力学模拟研究了坡肩和坡表面放大系数与坡高和坡比的参数关系。根据计算结果绘制边坡剖面的水平向和竖向放大系数等值线图,分析了坡体内放大系数分布特征。结果表明放大系数并不随着坡高的递增而持续增大,放大系数的最大值出现在坡肩,在不超过2.0的范围内波动变化。坡顶面上的放大系数随着坡肩距的增大而逐渐衰减。坡体内水平向与竖向放大系数的空间分布特征显著不同,在邻近坡肩和斜坡面的区域内竖向放大系数可高达1.5,高陡边坡的抗震设计中不可忽略竖向放大系数的影响。     

非饱和-饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响研究

土质边坡在降雨条件下发生的破坏失稳与土体的非饱和-饱和状态变化存在必然的内在关联。考虑土质边坡的非饱和-饱和状态变化,以此建立非饱和土抗剪强度与基质吸力之间的函数关系,并结合基质吸力的理论分布规律,运用非饱和土边坡的稳定性分析方法研究边坡安全系数,分析土体由非饱和状态向饱和状态的转变过程中边坡安全系数的变化规律。结果表明,雨水入渗使得土体由非饱和状态向饱和状态进行转变;在坡脚处最先出现塑性区,并逐渐向坡顶发展,直至形成贯通塑性区而使土体破坏;土质边坡的滑移面由浅层滑移向深层滑移发展;结合不同的入渗深度下边坡的瞬态安全系数值的变化规律,能够量化计算边坡失稳的临界入渗深度值,为实际工程提供合理的判断依据。     

地震作用下多级平台路堑边坡的动力响应研究

以小江断裂带为背景,以岩体动力学参数研究为基础,利用FLAC3D软件建立单一均质岩质三维边坡概化模型,从加速度、位移、塑性区等方面研究地震作用下多级平台不同宽度对边坡的动力响应影响。结果表明,地震作用下单一均质岩质边坡的破坏模式是沿某一潜在贯通破裂面失稳;边坡平台临空面对地震波具有放大效应,但随着平台宽度增加地震波放大效应会被削弱;平台设置可减小坡脚剪应力集中,塑性区由坡体内部趋于坡体表面发展,有效提高边坡的整体抗震稳定性,但坡脚处仍易发生剪切破坏,应加强支护。     

地震荷载作用下含节理岩质边坡的破坏机理

以汶川地震为背景,采用UDEC数值模拟,以什邡八角镇实测的"5.12"汶川地震波作为原始波形,对地震荷载作用下,含一条节理面岩质边坡滑移、拉裂破坏的过程进行了研究。结果表明:岩石边坡破坏模式为块体沿节理面的滑移破坏,并伴随着上方岩体拉裂破坏;节理刚度主要影响边坡前期相对位移大小及塑性区的产生,其后期拉裂区的扩展模式基本是一致的;节理面倾角较小时,边坡岩体仅在节理与坡顶、坡面交叉区域产生小范围的拉裂破坏,随着倾角的增大,边坡的相对位移及拉裂塑性区都显著增大。     

考虑结构面分布特征的岩质边坡地震响应分析

为探索岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应问题,运用3DEC离散元软件,定量分析了地震荷载作用下岩质边坡结构面发育位置、结构面数量、以及结构面间距对边坡加速度放大系数的影响规律。结果表明：在单条结构面的情况下,其发育位置对岩质边坡加速度响应的影响比较明显,结构面距坡面越近,加速度峰值放大系数越大;随着结构面数量的增多,加速度峰值放大系数呈现出明显的递减趋势;在结构面数量一定的情况下,结构面间距的变化对加速度峰值放大系数的影响不大。研究结果有助于进一步揭示岩质边坡在地震作用下的动力响应规律。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

大渡河摩岗岭地区不同坡体地震动响应研究

大渡河河谷摩岗岭地区为地震高发区,采用FLAC~(3D)软件对该地区三维地质模型进行模拟计算,结合3个监测点的实测数据,研究了该地区不同坡体地震动的响应。结果表明:以海拔最低的3号监测点为参考,河流右岸1号监测点水平SN向地表峰值加速度(PGA)的放大系数达到最大值4.43,数值模拟值为3.50;河流左岸5号监测点地震波的放大系数较右岸明显偏低,实测PGA放大系数2.94,数值模拟结果为1.54。同时数值模拟得出河流右岸坡体随着高程的增加PGA不断增大,在山脊顶部达到最大;而在河流左岸,PGA遵循先增大后减小的规律。研究表明,该地区不同坡体形态对地震动响应也不同,大渡河右岸单薄山脊对地震波放大效应明显高于左岸浑厚山体。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

复杂斜坡动力响应特征分析

深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层成为非连续介质,出现介质性质差异,地震动响应由此变得复杂。通过对青川东山斜坡地震动监测数据进行分析,并结合适用于分析岩质边坡运动过程的非连续变形分析(DDA)方法对青川东山斜坡动力响应特征进行数值模拟,揭示了震中距、高程、震级、地形以及“丁”字形山体等因素对地震波峰值加速度(PGA)放大的影响。结果表明垂直山脊方向以及高程较高时的地震波峰值加速度放大倍数较大,可达6.12倍;在地形突出部位,地震波亦能得到一定程度的放大,放大倍数可达3.3倍;在“丁”字形山脊结合部位,PGA放大倍数会出现一定程度的减小。     

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。     

水位变化下膨胀土岸坡渗流场和稳定性分析

河水位的升降变化对含裂隙的非饱和膨胀土岸坡稳定性有着显著的影响。水位的变化引起岸坡内地下水位的变化是非饱和到饱和的过程。运用非饱和渗流理论,模拟了在河水位升降过程中膨胀土岸坡暂态渗流场的变化,分析水位变动时孔隙水压力的变化,同时对某岸坡进行了稳定性评价,研究了在水位变化以及裂隙深度变化条件下的岸坡稳定性。结果表明:水位升降对岸坡内部渗流场的影响具有明显的分带性,在经过水位变化过程后,岸坡稳定性有降低趋势,且岸坡表层的裂隙对稳定性的影响没有水位变化的影响大。     

不同地质条件下边坡动力特征的DDA方法分析

为了对边坡动力响应特征进行分析,基于非连续变形分析(DDA)方法,改进了部分程序,并利用改进的DDA建立了边坡分析模型。该模型绘制了坡体中加速度放大系数等值线图,首先验证了模型黏滞边界的远近对边坡动力响应特征影响极小;其次,分析了不同坡角、坡高、岩性及输入一定地震波周期条件下的边坡加速度放大系数等值线随高程及水平深度的变化特征。分析表明:坡角、坡高小于一定值时,加速度放大系数随高程及水平深度增加呈递增趋势,同一边坡岩性较硬或输入波周期较长时,加速度放大系数较大;而当边坡中存在节理及软弱夹层等不利地质体时,地震波传播会受到反射和透射作用的影响,从而影响边坡的动力特征。经DDA模拟计算揭示:当岩体弹性模量较大时,节理对地震波传播的透射作用较强,且当节理间距与输入波长的比值小于临界值时,其比值越大,节理对波的透射作用越强;岩体分界面下部岩性较上部岩性硬时,随着2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度衰减越明显,而反之分界面以下岩体较上部软时,随2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度放大越明显;当软弱夹层厚度以及其与周围岩体波阻抗的比值较大时,地震波经过软弱夹层时的透射作用较小。     

岩质边坡弹塑性地震响应分析

在进行高边坡抗震设计分析时,采用动力有限元数值模拟法较为普遍。但当地震作用致使边坡岩体部分已进入塑性状态且变形加大时,若仍然采用线弹性方法来分析,则存在较大误差。为此,采用弹塑性动力方法计算静力与地震动全平衡状态的弹塑性边坡地震响应,对岩质边坡弹塑性动力状态进行了尝试性探讨,分别输入2条等峰值加速度、不同特征周期和持续时间的地震波,结合边坡的固有频率特性,着重分析常用于抗震设计的地震动参数峰值加速度及累积塑性应变的地震响应规律。结果表明,输入相同峰值、不同特征周期和持续时间的地震波,地震响应累积塑性应变有明显差异;对地震波来说,尽管峰值相同,但持续时间与频谱特性不一样,地震效应存在较大差异。因此,在进行边坡抗震设计计算时,地震波选取一定要慎重,应具体问题具体分析,否则有可能得到不真实的抗震安全评价结果。