转弯凸型边坡静动力稳定性分析及空间效应研究

山区受地形影响建有大量转弯路基边坡,其失稳呈显著的空间特性,传统的边坡稳定分析方法大都基于二维平面应变条件,难以真实反映滑坡三维空间特征。基于变分理论的极限平衡法开展了转弯凸型边坡三维稳定性分析,结合拟静力法分析地震作用下边坡动力稳定性,并确定转弯边坡的最危险滑裂面位置。通过与其他方法计算结果对比,表明这一理论获得了转弯边坡更为临界的稳定性。通过考虑不同边坡转弯外凸参数（如转弯角、转弯半径、坡度）和水平地震加速度系数,揭示了三维效应对转弯凸型边坡稳定性的影响规律。结果表明：较小的转弯角就可以充分发挥三维效应,增大了边坡静动力稳定性;减小转弯半径会显著增强三维效应,并增加最危险滑裂面深度,但对较大的坡度和水平地震加速度情况并不明显,此时可以忽略三维效应采用传统的平面应变分析方法。     

地震作用下挡土墙抗倾覆稳定安全系数研究

基于拟动力法,考虑墙背面和填土面倾斜的工况,推导出挡土墙在地震作用下的抗倾覆稳定安全系数的计算表达式。数值算例结果表明,稳定安全系数随着填土内摩擦角、墙土外摩擦角和墙背面倾角的增大而增大,随地震放大系数、水平加速度影响系数和填土面倾角的增大而减小。其中,只有在地震作用较大时,放大系数的影响才逐渐显现,同时,摩擦角的影响却相对减弱;墙背面倾角和填土面倾角不同时,稳定系数随地震作用的变化趋势基本一致。通过对比2种计算方法的结果可知,拟动力法由于考虑了地震周期和地震波效应的影响,计算得到的稳定安全系数比拟静力法大。     

地震作用下顺层岩质边坡锚固特性的拟动力分析

实践证明锚杆对边坡加固效果明显,但目前对地震作用下岩质边坡的锚固机制研究还不够深入,因此研究锚固边坡的抗震性能对于边坡锚固的优化设计具有重要意义。采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析锚杆倾角、节理面倾角、地震加速度影响系数、地震加速度放大系数、节理黏聚力与内摩擦角对边坡临界状态下总锚固力的影响。研究结果表明:边坡临界状态下锚固力与锚杆倾角、节理内摩擦角、水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数正相关,与节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力负相关;随着节理内摩擦角的增大,水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数对边坡临界状态下锚固力的影响越明显,而锚杆倾角、节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力的影响则逐渐减弱。     

考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题，基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应，从而构建结构面震动劣化数学模型；结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法；基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响，并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据，最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系，拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明，结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响，还与起伏角度密切相关；通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性，所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠，将促进块体动力稳定性理论的发展，对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。     

均布荷载作用下的无黏性土地震被动土压力计算

 针对现有地震被动土压力计算方法的局限性与不足,在平面滑裂面假设下,提出采用拟动力法计算填土表面有均布荷载作用下的地震被动土压力,同时得到被动土压力沿墙高的分布曲线。通过分析墙土摩擦角、填土内摩擦角、水平向和竖向地震加速度系数对被动土压力值及其分布的影响,得出地震被动土压力随墙土摩擦角及填土内摩擦角的增大而增大,随水平向及竖向地震加速度的增大而减小。拟动力法计算得到的地震被动土压力值大于Mononobe-Okabe理论的计算值,且所得的地震被动土压力沿墙高呈非线性分布。     

强度折减法在地震区的边坡稳定性分析与研究

将边坡的安全稳定系数作为岩土体参数折减系数对岩土体参数进行折减,采用有限元软件ANSYS进行了三维动力分析,求得地震作用过程中边坡稳定性系数,通过边坡深部及坡面的横向加速度和位移时程曲线研究了高边坡的动力特性,从而为合理选择支挡结构奠定了理论基础。     

强地震荷载作用下临水挡土墙的拟动力法稳定性分析

 假设墙后填土破坏面为曲面,用正弦波模拟地震加速度时程曲线,采用拟动力法对临水挡土墙进行稳定性分析,确定了挡土墙和墙后填土所受的阻尼力和惯性力,获得地震荷载作用下挡土墙的被动土压力、抗滑和抗倾覆稳定性系数的封闭形式解析解。定量分析地震加速度、放大系数、墙后填土的物理力学参数和动水压力对挡土墙的滑动位移、挡土墙的抗滑和抗倾覆稳定性系数的影响,得出当地震加速度、放大系数越大,水位越高,内摩擦角越小,临水挡土墙的稳定性越差。     

在水平和竖向地震加速度综合作用下的土壤滑坡

土工结构的传统设计方法是以采用水平地震作用系数的拟静力稳定分析为基础的。本论文研究了斜坡在水平和竖向加速度的综合作用下的稳定性和永久位移。采用的是对数螺旋线的破坏机理。试验结果表明，地震作用对斜坡的稳定性和永久位移有显著影响。对参数的研究表明如果相应的水平加速度较大，则竖向加速度对稳定性和永久位移有重要影响。     

地震作用下边坡动力系数有限元分析

地震对边坡稳定性有重要影响,地震波在坡体内会产生动力放大效应,动力系数受边坡形态的影响.采用有限元方法作边坡动力分析时,根据边坡固有频率和坡体阻尼比确定出阻尼矩阵,选取合理的计算域宽度,边界采用人工一致边界,地震加速度输到基底.动力分析结果表明,坡度越大,边坡动力系数越大,动力系数沿坡高方向是变化的,坡脚处最小,坡顶处最大,以滑裂面以上楔体重心处的动力系数作为地震作用下边坡的动力系数值较合理,对于工程上较陡的边坡来说,动力系数在1.6-1.8之间.     

新型钢空腹夹层预应力组合扭网壳动力稳定性研究

以拟建60m跨度的钢空腹夹层预应力组合扭网壳为研究对象，对结构进行模态和地震作用下的动力性能分析.考虑了水平、竖向和组合地震作用对结构动力稳定性临界加速度的影响，结果表明：三种地震作用下的动力稳定性明显不同，弹性动力稳定性明显大于弹塑性.随着结构矢跨比的增大，结构的动力稳定性明显降低.增大钢空腹夹层板的肋截面尺寸可以显著提高结构的刚度，从而增大其动力稳定临界加速度.有阻尼比无阻尼时结构的动力稳定临界加速度增大了37.96%,故在计算结构动力稳定性时必须考虑.初始几何缺陷使地震作用下组合扭网壳结构的动力稳定性临界加速度显著降低，工程设计中应引起重视.预应力大小对扭网壳动力稳定性临界加速度影响较大，应根据结构跨度和屋盖高度等因素控制在一定范围内.