近断层地震动对边坡稳定性的影响

为研究近断层地震动特性及其入射方向对边坡地震响应的影响,首先,考虑边坡对地震波的散射规律,提出了一种能够考虑地震波任意角度入射的地震动输入方法,该方法能够准确考虑模型边界两侧的动力相互作用且简单易操作。其次,运用提出的地震动输入方法,通过有限元参数分析研究了地震波入射角对边坡地震响应的影响规律。结果表明:当同时考虑Ｐ波及ＳＶ波入射时,由于两种波形的叠加作用,边坡的放大效应较一种波形单独作用时更加显著,且坡面上加速度分布更不均匀。地震波的入射角能够显著影响边坡的地震响应,随着地震波入射方向与坡面间夹角的增加,边坡对地震动的放大效应越明显,坡面上加速度分布越不均匀。     

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。     

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。     

小湾水电站边坡开挖爆破震动监测成果分析

通过对部分爆破震动监测数据进行统计分析,找出了小湾边坡爆破峰值震速出现的时刻及爆破震动主频的特点.利用一元、二元回归分析,得出了小湾边坡在不同开挖坡高、不同爆破方式下的震动衰减规律.规律表明:坡高不大时,震动放大效应不明显,但选择考虑高程效应的经验公式计算震动传播规律误差相对较小;坡高较大时,震速是因传播距离增大而衰减及因高程增大而放大的综合作用结果,随着高程的不断增大,出现了沿高程的局部放大效应,此效应实际上是一种坡面效应现象.分析表明,把握爆破震速峰值时刻及主频特点,探索爆破震动沿边坡的传播衰减规律,优化爆破参数和网路,改善预裂缓冲爆破效果,具有非常重要的实际意义.     

水平地震作用下阶梯式复杂土层边坡动力响应及稳定性分析

针对一阶梯式复杂土层边坡,采用人工修正的加速度时程作为地震输入条件,引入三量放大系数对土坡坡面质点进行地震时程响应分析,并采用Newmark滑块分析法和有限元动力时程分析法计算其稳定性.计算结果表明,在水平地震波作用下,阶梯式土坡坡面质点的水平位移和水平速度随距坡脚的沿坡面距离的增大而增大,且最大值都出现在坡顶,地震加速度放大系数呈不规则分布,受地震累积效应影响,土坡坡面质点三量响应滞后于地震波谱变化;拟静力法计算的安全系数偏保守,有限元动力时程分析法和Newmark法计算后通过处理的各项安全系数结果相近.     

地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应

为研究地震作用下坡面形态对边坡的变形破坏过程及破坏形式的影响,以汶川地震灾区公路沿线不同坡面形态的边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种不同坡面形态的边坡变形破坏过程,并监测坡体关键部位的位移变化。通过分析得出：阶梯型坡破坏发生最早;直线型坡破坏发生最晚;破坏位置都集中在坡型的拐角处和坡脚转折点;不同坡型破坏的程度及模式也明显不一样。上述结论对于了解地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应具有指导作用。     

西藏某水电站高边坡地震永久位移分析

西藏某水电站位于喜马拉雅地震带和藏中地震带交汇处,岸坡陡峭,坝址区某高边坡对枢纽工程的安全影响最大。为尽快消除该边坡的安全隐患,本文基于Slide软件选用了3条不同类型的地震波,采用Newmark滑块分析方法计算了该边坡在不同地震峰值加速度作用下的动力反应和永久位移,并采用拟静力法对该边坡在设计地震动作用下的稳定性进行了验算。计算结果表明,在设计地震动作用下该边坡是稳定的,随着地震波幅值的增加该边坡产生的总滑移量也在不断的增加;对于不同类型的地震波,虽然输入的地震峰值加速度相同,但地震动参数的差异会影响边坡产生的永久位移。研究结果可为工程单位进行类似边坡工程稳定性分析提供参考依据。     

地震作用下顺层岩质滑坡稳定性离散元模拟

以金沙江溪洛渡水电站库区恩子坪2^#滑坡为例,采用宁河地震天津记录数据作为地震动参数,运用离散元程序UDEC(Universal Distinct Element Code)对滑坡在未来地震作用下的响应特征和变形破坏机制进行数值模拟。数值模拟计算结果显示:在地震波作用下,坡体表现出明显的放大效应,其中加速度放大程度最大,位移次之,速度最小;地震波达到峰值后,坡体中的剪应力集中范围和滑带的剪应变均急剧增大,由于剪应变累积效应,变形破坏从滑带前端向尾部传递、扩展;地震结束时,滑坡的稳定性系数已经低于1.0,最大累积位移达到了1.58 m。通过分析数值模拟计算结果可知:运动放大效应、剪应力集中和剪应变累积效应是导致滑坡变形破坏的主要机制,滑坡的失稳模式依然为顺层滑移;滑坡已经失稳破坏,建议采取适当的锚固工程,以降低滑坡在地震作用下失稳堵江的风险,从而保证溪洛渡水库的正常运营。     

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。     

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。     

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。     

地震波斜入射下深厚覆盖层河谷加速度分布特征分析

我国西部地区普遍具有高山峡谷和深厚河床覆盖层的特点,而对于深厚覆盖层河谷场地的地震动分布特征的研究却很少。本文采用黏弹性人工边界及其相关地震动等效荷载输入的方法,研究了地震动P波和SV波入射角度及入射波峰值对深厚覆盖层河谷场地加速度放大系数分布特征的影响。结果表明：（1） P波和SV波入射角度一定时,入射波峰值对河谷两岸平台及岸坡的加速度放大系数影响很小;（2） P波左侧入射时,随着入射角度的增大,左岸平台及岸坡x分量的加速度放大系数增幅较大,z分量的加速度放大系数增幅较小保持在2倍左右,河谷覆盖层表面x和z分量加速度放大系数逐渐趋于均匀分布;（3） SV波左侧入射时,随着入射角度增大,整个河谷覆盖层表面x分量的加速度放大系数呈现出坡脚附近较小,中间部位和两岸平台较大;z分量放大系数呈现出相反的规律。这些结论可以为具有覆盖层河谷工程场址的地震动参数设计及加速度监测点布置提供一定的参考。     

下伏岩溶地层隧道的地震响应分析

为研究下伏岩溶地层隧道结构的地震动响应,基于黏弹性人工边界理论,编写了等效荷载时程施加程序,计算并分析了洞隧间距、洞径大小及溶洞跨径比对隧道结构地震响应特性的影响。研究结果表明:结构地震响应随着洞径的增大而增大,随着洞隧间距的增大逐渐趋于平缓;围岩与结构的加速度响应均与节点位置深度呈非线性相关,且围岩加速度响应略大于同深度的隧道结构。溶洞跨径比对结构的加速度响应和应力响应影响不同。结构的主拉应力峰值与洞隧间距呈负相关,结构下部主拉应力峰值包络图随着洞径的增大略向拱底靠拢,且主拉应力峰值最大值均出现在拱脚附近。研究结果对隧道结构设计、建设及监测具有指导意义。     

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。     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

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。     

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。     

非一致地震动输入下高面板坝地震反应特性

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析,研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明:当P波非一致输入时,随着入射角度的增加,竖向加速度和动位移极值逐渐减小,水平向加速度和动位移极值逐渐增大;SV波非一致输入时,地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。