基于强度折减的边坡动力安全系数确定方法研究

地震边坡稳定性分析已成为岩土工程界和地震工程界抗震减灾研究的重要课题之一。通过数值分析对土质边坡地震动力响应规律进行研究,发现边坡上PGA分布突变点的连线与潜在滑动面位置存在较好的对应关系。据此可通过PGA分布突变点的连线轮廓来大致确定边坡的潜在滑裂面,同时,这些PGA分布突变点可以选定为判定坡体临界稳定状态的关键点。基于强度折减法,以关键点的相对位移作为边坡动力破坏的控制性指标,结合地震特征位移和安全系数来评价边坡的动力稳定性,以特征位移与强度折减系数曲线上的特征位移产生突变时对应的强度折减系数作为边坡的地震动力安全系数。     

考虑结构面退化的岩质边坡地震永久位移研究

针对岩质边坡平面滑动问题和楔形体滑动问题,提出了一种考虑结构面退化的岩质边坡的地震永久位移算法,提供了该法实施的流程,并用3个实例进行了说明。计算结果和前人的计算结果进行了对比,发现该法与试验计算结果吻合较好,能很好的估计边坡地震永久位移量值。传统Newmark法不考虑结构面退化,计算结果一般过低的估计了边坡地震永久位移量值,它较为适合估计地震永久位移量值较小的边坡。     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。     

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。     

基于永久位移的边坡地震稳定性安全评价方法研究

基于室内动三轴试验方法研究了最大动孔隙水压力随最大偏应力和平均有效应力的变化规律,提出了砂质边坡最大动孔隙水的简化计算方法,将其代入永久位移的计算式中提出了可以考虑动孔隙水压力影响的边坡永久位移简便计算方法;通过开展室内振动台试验验证了永久位移简便计算方法的准确性,并进一步研究了地下水位对砂质边坡破坏模式的影响规律,最后提出了边坡基于性能的地震稳定性安全评价方法,并形成了一套结合永久位移的边坡地震稳定性评价新思路。研究表明,无地下水时,边坡的破坏开始于坡顶,表现出了明显的"鞭梢效应";在较高水位时边坡的破坏开始于坡脚,且边坡顶部有明显的震陷现象;通过将本文建立的边坡动孔隙水压力的简化关系式和永久位移简便计算方法与室内试验值进行了对比,验证了其准确性。最后建立了基于安全系数和永久位移的边坡地震稳定性评价体系为坡体稳定性判识提供参考。     

#br# 基于永久位移的边坡地震稳定性安全评价方法研究

基于室内动三轴试验方法研究了最大动孔隙水压力随最大偏应力和平均有效应力的变化规律,提出了砂质边坡最大动孔隙水的简化计算方法,将其代入永久位移的计算式中提出了可以考虑动孔隙水压力影响的边坡永久位移简便计算方法|通过开展室内振动台试验验证了永久位移简便计算方法的准确性,并进一步研究了地下水位对砂质边坡破坏模式的影响规律,最后提出了边坡基于性能的地震稳定性安全评价方法,并形成了一套结合永久位移的边坡地震稳定性评价新思路。研究表明,无地下水时,边坡的破坏开始于坡顶,表现出了明显的“鞭梢效应”|在较高水位时边坡的破坏开始于坡脚,且边坡顶部有明显的震陷现象|通过将本文建立的边坡动孔隙水压力的简化关系式和永久位移简便计算方法与室内试验值进行了对比,验证了其准确性。最后建立了基于安全系数和永久位移的边坡地震稳定性评价体系为坡体稳定性判识提供参考。     

地震作用下青川窝前顺层岩质边坡的变形破坏机理分析

文章在研究青川窝前滑坡的工程地质条件和地震前、后变形破坏迹象地质调查资料的基础上,采用相对位移法对地震过程中窝前滑坡稳定性进行了离数值模拟、分析了地震作用下窝前顺层岩质边坡的变形破坏机理。数值模拟结果与已有研究成果及震后灾害调查结果具有良好的一致性,验证了相对位移法分析地震作用下顺层岩质边坡变形破坏机理的可行性,对顺层岩质边坡动力作用下稳定性分析及抗震设计具有一定指导意义。     

位移突变判据中监测点的位置和位移方式分析

选择边坡内某些监测点的位移突变特征作为强度折减法的材料破坏判据。为分析监测点的位置和位移方式选取的合理性,分别对均质土坡和节理岩质边坡建立数值模型。在坡体内布置若干点,记录这些点在3种位移方式下位移和折减系数的关系。根据关系曲线的特征,建立双曲线拟合方程,结果表明:①相关系数接近1,拟合效果较好;②临界滑移线内及滑移线上各点均可作为突变判据的监测点;由于坡顶位置较容易确定,且必位于滑移线内,建议在一般边坡中选取坡顶作为监测点;③3种位移均可作为监测的位移方式。     

含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法研究

基于希尔伯特–黄变换和边际谱理论,进行了含软弱夹层顺层岩质边坡的大型振动台试验,并利用试验结果对含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法进行了研究,结果表明:边际谱峰值和特征频率的变化能清晰地表征边坡内部的震害损伤发展过程;地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡的损伤首先出现在坡肩位置,随着地震动强度的增大,震害损伤逐渐向低高程发展,最终边坡在坡体中上部相对高度0.56处沿软弱夹层顺层剪出,试验中坡面的位移监测结果表明坡体中上部位移出现陡增时刻晚于坡肩,边际谱分析结果与位移监测结果吻合较好;坡面附近的震害程度强于坡体内部;边坡中下部特征频率发生突变,表明坡体中下部为边坡动力响应的不连续带;含软弱夹层顺层岩质边坡的破坏形式主要表现为边坡后缘垂直的拉裂破坏和沿边坡中上部相对高度0.56处软弱夹层的剪切滑出破坏,边坡的破坏模式为拉裂-滑移-崩落式。本文提出的能量判识方法对识别边坡的破坏模式具有一定的指导意义。     

强震作用下山区滑坡稳定临界位移分析

强震作用下滑坡产生的永久滑动位移是其稳定性的量度参数,对一个滑坡系统,地震作用产生的永久位移是一个系统的状态参量,地震瞬态动力作用变形相当于系统的随机性"涨落"因素。滑坡系统的势能是一个取决于永久位移的能反映其稳定性状态又与具体振动过程路径无关的量,临界位移值实质上对应着系统势能的突变点,如何确定临界位移值的难题可转换为寻找系统势能突变点问题。以山区地震滑坡的地质模型和力学模型为基础建立势能突变理论模型,给出失稳判据和确定临界位移的方法,并对其适用条件进行讨论,发现临界位移值与滑带的几何特征、力学特性和滑体自重相关,与具体的地震波输入等无关,但临界位移作为滑坡稳定性的判据是有条件的。同时指出促使滑体滑动的根本因素是滑体相对下部基岩的加速度惯性力作用,简单地将强震仪记录的加速度直接施加到滑体上是有待商榷的。     

基于有限元法的顺层岩质边坡锚杆加固稳定性分析

结合某道路顺层岩质高切边坡实例,运用大型有限元软件MIDAS/GTS建立顺层岩质边坡的平面应变二维模型,基于有限元强度折减法,对锚杆加固前后的边坡稳定性进行了研究,主要分析了锚杆加固前后边坡位移、塑性破坏区以及安全系数的变化;同时着重讨论了锚固长度、锚杆间距、倾角等因素对边坡整体稳定性的影响,对影响边坡整体稳定性的因素进行了敏感性研究,分析了各因素与边坡安全系数之间的函数曲线关系。     

地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析

结合强度折减法的思想,并考虑到地震荷载特征以及离散元法和顺层岩质边坡的特点,提出一种求解地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数的方法。采用关键点位移/速度时程曲线的变化趋势对边坡的临界状态进行判断,采用失稳状态时坡体的速度/位移矢量图来判断与安全系数对应的滑动面。将上述方法运用到钟家湾顺层边坡的稳定分析中,并将所得结果与极限平衡法计算结果进行对比,发现二者的计算数值相差较小,对比结果表明该方法是合理可行的。在此基础上,利用UDEC初步分析地震荷载作用下坡高、坡度、岩层倾角以及地震波参数包括振幅、频率等因素对顺层岩质边坡安全系数的影响规律。     

强降雨作用下岩质边坡失稳的尖点突变

本文以研究强降雨作用下岩质边坡失稳为研究对象,考虑到强降雨条件下,雨水导致介质的出现应变软化和水致弱化的情况,建立了对岩质边坡稳定性进行评价的综合地质力学模型。利用尖点突变理论,分析得出了强降雨作用下岩质边坡失稳的判断依据。并通过实例验证本方法计算得出的边坡稳定性判断依据与实际情况相符。因此,将尖点突变理论应用于强降雨作用下岩质边坡失稳的的分析是合理的。     

地震作用下顺层岩质边坡动力可靠度

针对地震的动力特性以及岩体强度参数的随机性,提出计算地震作用下顺层岩质边坡动力可靠度时程的方法,并提出以最小平均安全系数和平均大失效概率作为联合评价指标来评价顺层边坡的整体稳定性。首先,建立了顺层岩质边坡地震响应的分析模型,根据得到的岩体应力地震响应求出了顺层岩质边坡的动力安全系数时程曲线;建立了顺层岩质边坡极限状态方程,并运用JC法求出了边坡的失效概率时程曲线。最后,求出了顺层岩质边坡的最小平均安全系数和平均大失效概率。算例分析表明,与传统方法相比,采用最小平均安全系数和平均大失效概率来作为评价顺层岩质边坡稳定性的综合指标,能更安全地评价边坡的稳定性。     

考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定分析

 通过试验获取结构面震动劣化效应的数学表达式,并将之运用于岩质边坡的动力稳定性分析中。采用3DEC作为计算引擎,在每一动力计算时步内根据动力响应值实时刷新结构面的强度参数,同时由网格净节点力的矢量计算获取该时刻作用于边坡岩体上的地震惯性力。根据极限平衡理论计算该瞬时岩质边坡的稳定性系数,通过动态计算获取整个地震历时过程的稳定性系数时程曲线,以最小平均安全系数作为最终动力稳定性评价指标,从而提出一种考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定性计算方法。将该方法运用于汶川地震区岩质边坡实例研究中,稳定性分析结果与实际地质调查情况相符,验证该方法的可行性和工程实用性。     

岩质边坡开挖支护过程及其稳定性分析

随着经济建设的发展,面临着越来越多的岩质边坡开挖支护问题,边坡开挖过程稳定性的研究就愈发重要。对某山区地铁车站工程岩质边坡建立Midas-GTS-NX三维数值分析模型,分析了在岩质边坡开挖的不同阶段,边坡的应力分布规律、边坡边缘路面的沉降规律、挡土结构的位移变化规律,研究结果表明：边坡初始状态下边坡的稳定系数为1.10,处于稳定状态,边坡开挖引起基坑底部出现较大的应力集中现象,但剪应力值小于砂岩岩石结构的抗剪强度值,该工程不会出现剪切破坏;由于对边坡顶部的土体进行了加固,边坡顶部在开挖过程中的位移变形值较小,对路面结构不会产生破坏;对于边坡上部挡土墙在不同边坡开挖阶段的水平位移值、切向位移值和沉降值,模拟结果均小于现场监测值,但模拟结果变化趋势与现场监测值相同,且挡土墙在边坡开挖过程中的位移值均处于稳定范围内。研究成果可以为相同类型的工程提供参考。     

基于突变级数法的边坡地震稳定性综合评价

基于突变级数理论,对边坡她震的稳定性提出了一种综合评价方法.首先对边坡地震稳定性的评价目标进行多层次矛盾分解,并对数据归一化处理,利用突变理论与模糊数学相结合产生突变模糊隶属函数,由归一公式进行综合量化运算,得到总的隶属函数.从而进行边坡地震稳定性的分析评价.对16个典型的地震边坡作为预测样本进行了评价研究,并将得到的预测结果与灰色聚类法、综合指标法预测结果以及与边坡的实际震害程度进行比较.研究结果表明,突变级数法成功率高、客观性强,为边坡地震稳定性的研究提供了一条新思路.     

复杂岩质边坡锚固工程地震敏感性分析

地震是使边坡及其支护结构产生变形破坏的诱发因素,地震敏感性分析对于边坡工程的优化设计具有重要意义。复杂岩质边坡具有不规则的破坏滑移面,岩土体结构复杂,其稳定性受地下水、地震等地质环境的影响。本文采用改进的Sarma边坡稳定性分析模型,探讨了复杂岩质边坡进行地震敏感性分析的方法,该方法不仅考虑了不规则滑面问题、坡面加固力问题,而且考虑了地下水和地震的作用。通过选择典型岩质边坡锚固工程进行实例分析表明,地震对边坡稳态的作用是十分显著的,它是边坡变形破坏最敏感的影响因素。该方法能够很好地揭示复杂岩质边坡工程稳定性对地震作用的动态响应,是边坡地震敏感性分析的有效方法。     

基于数值流形法的土质边坡动力稳定性分析

由于对NMM动力作用下边坡的稳定分析研究较少,利用数值流形法（NMM）对这一问题进行了分析研究,引入黏性阻尼来耗散系统的能量,通过算例验证了NMM求解边坡永久位移的有效性;利用地震动力时程分析得到的边坡应力场计算出了边坡的动力安全系数时程曲线,并搜索得到地震时程下最小安全系数及其对应的边坡最危险滑裂面,将该最危险滑裂面模型作为NMM的计算模型进行永久位移的计算且与Newmark法得到的结果进行对比,两者结果相近。结果表明：NMM可有效进行边坡动力稳定分析、模拟计算边坡的永久位移。     

地震荷载作用下岩质边坡稳定性分析

分析岩质边坡地震反应及动力稳定性,应首先进行边坡地震稳定性的工程地质分析与区域预测分析,在此基础上选择岩质边坡动力稳定性的多种分析方法进行综合分析。结合岩质高边坡工程实例,总结了岩质边坡地震反应及动力稳定性分析的研究成果,给出了一些对工程实际有益的新结论。