青川县东山斜坡地震动力响应数值验证

岩质边坡地震动力响应分析对于防灾减灾极为重要,但是以往研究大多仅考虑地形因素影响,鲜有成功定量分析边坡动力响应分析的报道。为此,在充分考虑地形效应的基础上,试图探索以数值方法在考虑结构面因素的情况下,定量分析岩质边坡动力响应的可行性。选取一种离散方法——非连续变形分析(DDA)作为数值分析方法,结构面效应通过改变结构面处DDA罚弹簧值实现,将水平向和竖直向地震荷载同时输入至模型中。计算结果表明,在阻尼选择合理的情况下,DDA能够准确反应水平向放大系数,而竖向只能定性吻合;广泛分布的结构面会由于降低岩层的等效阻抗,增加与周围岩层的阻抗差进而影响边坡动力响应结果,影响程度在40%～70%。另外,结构面产状会使边坡动力响应出现较强的各向异性,而这也是传统基于连续介质力学的数值方法难以反映的现象。本研究结果验证了结构面效应,同时证实了DDA能够准确地反映和验证边坡水平向地震动力响应关系,对岩质边坡抗震设计具有重要意义。     

岩质边坡动力稳定安全评价方法研究

提出了在采用不同的降强倍数对抗剪强度进行折减后进行静力有限元分析的基础上,再进行动力有限元计算的岩质边坡动力稳定安全评价方法。以在地震荷载作用下,边坡处于临界稳定状态时的降强倍数定义为动力稳定安全系数。通过对一个岩质边坡实例的分析,说明了采用有限元法对岩质边坡进行动力稳定评价的实施过程。分析中地震波作用在人工边界上,采用粘性辐射边界避免地震波在边界的反射现象。     

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。     

岩质陡高边坡地震动力稳定分析

简述了岩质陡高边坡地震动力响应分析的基本原理与计算方法,建立了评价稳定性的计算公式。结合马崖高陡边坡实例,用反应谱法和时程分析法进行了计算,获得了动态特性、地震动力响应,并给出了可能滑裂面的抗剪断强度储备比值。其结果能够合理地评价其稳定性。     

岩质边坡稳定性时程分析下限法研究

基于动力学理论、塑性极限分析下限法理论、块体单元离散技术以及数学规划理论,提出了一种岩质边坡地震动力稳定性的时程分析下限法。首先使用块体单元离散岩质边坡,然后采用拟动力法原理计算块体单元形心的地震时程加速度,最终建立符合平衡方程、屈服条件、力边界条件的岩质边坡地震动力稳定性的线性数学规划模型,最后使用数学规划算法求解模型,获得地震作用下岩质边坡稳定性安全系数随时间的变化规律。相对于拟静力法只能得到单一的边坡安全系数值,本方法可以获得边坡安全系数的时程曲线和内力时程曲线。本方法概念明确、理论严谨、计算精度和效率高,可将其应用于岩质边坡的动力稳定性计算领域,为岩质边坡的抗震设计提供参考。     

岩质边坡地震动力响应研究进展

针对岩质边坡地震动力稳定性研究方法及其特点进行概述分析,同时也对基于不同研究方法得出的结论进行概述。研究方法主要包括Ｎｅｗｍａｒｋ滑块计算方法、拟静力法、模型试验方法、数值分析方法和能量分析方法。主要通过岩质边坡动力稳定性研究方法的发展、应用及特点进行了分析,同时,着重分析了现有岩质边坡动力稳定性研究方法的特点及不足,并进一步提出了岩质边坡动力稳定性研究方法的存在问题及发展趋势,为以后的相关研究提供基础。     

基于永久位移比理论的岩质边坡动力稳定性研究

提出了一种新的岩质边坡动力稳定性评价方法，该方法以岩质边坡沿滑动面的地震永久位移作为失稳判据，结合动力强度折减法，给出一个物理意义明确的指标用以评价岩质边坡的动力稳定性。采用E. Hoek和J. W. Bray提供的典型算例对所提方法进行说明和验证，并对各烈度地震作用下楔形体边坡的动力稳定性规律进行研究，取得了较好的结果。将该方法应用于汶川地震区岩质边坡实例研究中，所得稳定性分析结果与实际地质调查情况相符，验证了方法的工程实用性和有效性。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

边坡地震响应的动力有限元分析

边坡的地震响应是一个复杂的命题,也是近年来的的热点,尤其是“ 5.12 ”地震以后。目前,动力有限元是解决边坡地震响应问题行之有效的方法之一 , 它以地震时程加速度作为反映地震荷载的主要因素,能够定量地反映出地震时程加速对边坡不同的应力场、位移场、运动速度的影响。以某水电站坝前一个受“ 5.12 ”地震所诱发复活的巨型滑坡为例,运用动力有限元软件,对该滑坡进行了地震荷载作用下的响应分析,计算得出了地震作用下该滑坡产生的水平垂直动位移、加速度、最大剪应力场。最后,图示说明了滑坡在地震作用下的往复振动对其稳定性的影响,得到了该滑坡的安全系数时程曲线,各项计算结果量值与地震后滑坡实际量值一致,这表明“ 5.12 ”地震是导致该古滑坡复活的直接原因。     

基于离散单元法的锚固岩质边坡动力响应研究

采用离散元单法和动力时程法,应用UDEC程序,计算某水电站厂房后方顺层块状岩体边坡动力响应,计算结果表明:动力荷载作用下未支护岩质边坡的破坏可划分成:未滑动、缓慢发展、加速发展和破坏4个阶段;边坡在地震荷载下的破坏是一个累积的过程;锚杆单元的轴力响应曲线与该单元附近的岩体的相对位移时程曲线相关性很好,表明锚杆周边单元之间相对位移是导致锚杆发挥加固作用的原因之一。研究了锚杆轴力分布规律,并据此提出了边坡加固优化方案,该加固方案对相似工程具有参考意义。     

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。     

基于力矩平衡原理的岩质边坡倾覆破坏稳定性分析

在外界荷载作用下岩质边坡较为常见的破坏模式为绕坡脚的倾覆破坏,文章对新水压力分布、坡顶荷载和地震作用下的抗倾覆稳定系数采用力矩平衡原理进行求解。通过分析水压力分布形式的合理性,重点研究了边坡抗倾覆稳定性受坡顶荷载、张裂隙水深度及地震荷载的影响作用。研究表明:基于张裂缝底部水压力和结构面中点为定值的水压力分布形式,能够有效改进1/2处地下水位静压力最大分布形式并克服竖直张裂缝底部静水压力分布形式的不足,对岩质边坡稳定性利用新水压力分布形式分析更加科学;竖直向上的等效地震荷载、水平背向坡体、张裂隙积水深度的增加以及水流缝堵塞等因素均可在一定程度上影响边坡倾覆稳定性;随着水平地震系数的增加抗倾覆稳定系数逐渐减少,且该变化特征与出流缝是否堵塞无关。     

基于动力强度折减法的地震边坡稳定性分析

目前关于动力作用下边坡稳定性的分析方法仍存在一些不足之处,如动力问题按静力处理、未充分考虑加载地震波的动力效应、仅考虑剪切破坏、未考虑边坡滑动面形成的渐进破坏过程等。鉴于此,本文同时考虑坡体拉剪强度参数的折减及边坡渐进破坏的过程,结合动力有限元强度折减法原理及边坡动力失稳判据,从监测点位移及加速度突变、计算数值收敛性及拉剪破坏面贯通情况3个方面,确定边坡的动力稳定安全系数及拉剪破坏面。结果表明:动力有限元强度折减法能够定量有效地进行地震作用下岩质边坡稳定性评价,并充分反映了边坡渐进破坏过程,其结果可为地震作用下岩质边坡的抗震设计及动力稳定性分析提供参考。     

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。     

基于混凝土损伤塑性模型的桥墩地震响应分析

为确保桥梁结构在强震作用下的安全,对钢筋混凝土桥墩进行了地震响应分析。基于损伤因子建立混凝土损伤塑性模型,考虑混凝土材料在动力荷载作用下的损伤演化,并利用损伤塑性模型对钢筋混凝土桥墩进行地震响应分析,同时分析了损伤塑性模型中膨胀角等参数对桥墩地震响应的影响。分析表明：混凝土损伤塑性模型能够较好地模拟混凝土构件在动力荷载作用下的损伤发展,所以在钢筋混凝土桥墩动力分析中应采用损伤塑性模型描述混凝土材料力学性能。     

基于ＤＥＭ－ＬＥＭ考虑裂隙扩展的岩质边坡稳定性分析

岩质边坡内部常存在许多节理裂隙,使得岩质边坡成为不连续介质体,导致其稳定性分析比较 困难。现有的离散元程序可以计算由封闭曲面或曲线构成的块体系统的稳定性,但是难以模拟在地震 等荷载作用下的裂隙扩展、块体重构和多块体组合破坏等现象。针对这一问题,根据格里菲斯断裂理 论,在裂隙尖端岩桥位置沿可能的开裂方向设置虚拟节理裂隙,生成多个潜在关键滑移块体,利用离散 元软件ＵＤＥＣ计算岩质边坡的应力场并结合刚体极限平衡法评价滑移块体的稳定性,进而判断最可能 滑移块体和滑移路径。基于上述思想,开发了相应滑移块体搜索算法和评价机制,研制了考虑扩展裂隙 的适用于静力和动力分析的二维岩质边坡稳定性分析软件ＳＡＦＥＳＬＯＰＥ,对多种节理组合块体开展了静 动力算例验证工作。     

爆破开挖扰动下顺层边坡动力响应规律数值模拟研究

以宜昭高速公路工程取料场爆破开挖产生的岩石边坡为计算实例，结合通用有限元软件ABAQUS对爆破荷载作用下岩质边坡开挖时的振动响应进行三维数值模拟研究，利用爆炸等效荷载施加方法，结果得到了岩质边坡支护完成后，在爆破荷载作用下支护结构面上质点振动速度变化规律和应力特性。     

地震作用下岩质边坡动力响应分析

结合大岗山水电站坝址区右岸岩质边坡工程实例,建立边坡三维动力分析模型,并选取典型剖面进行地震动力响应特征分析。分析结果表明,边坡动位移、动速度、动加速度随高程增大而增大,越靠近坡面量值越大,最大值分别是10.55 cm、0.6 m/s和7.88 m/s2;边坡动应力范围是-1.7~18.4 MPa,基本随岸坡深度增大而增大;由于边坡材料的阻尼作用,边坡动力响应特征相对输入的地震加速度存在明显的"滞后效应"。     

考虑卸荷带和岩体软化特性的某桥址边坡稳定性研究

为了综合分析卸荷带以及凝灰岩泥化夹层对某桥址边坡稳定性的影响,通过不同岩体强度加权计算得到凝灰岩及其泥化带综合强度,结合现场勘察结果,对凝灰岩及其泥化夹层的分布取上限值、平均值和下限值并确定了卸荷带岩体强度参数。在对岩质边坡破坏模式分析的基础上计算了自然工况、地震工况、桥基荷载作用工况、桥基荷载和地震荷载共同作用工况四种不同条件下桥基所在典型边坡的稳定性状况。结果表明:自然工况和地震工况下,桥址边坡最危险滑面的剪入位置为前缘卸荷带,桥基荷载作用下边坡滑面剪入口移至中缘桥基所在位置;桥基荷载作用工况相较于自然状况,桥基处坡体稳定性降幅最大达到23％,最小安全系数为1．526,大于工程边坡稳定性规定的1．350,综合判断该桥址边坡稳定。     

瀑布沟水电站尾水隧洞出口高边坡地震作用效应及稳定性

瀑布沟尾水隧洞出口高边坡稳定性问题突出。本文采用动力有限元分析方法,研究地震荷载作用下边坡的动力响应特性,揭示边坡在地震作用下的变形、速度、加速度与应力分布特性,以及对边坡稳定性的影响。