地震动力作用方式对边坡稳定性影响的数值模拟研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ringogogo
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我国是一个多地震国家,地震诱发的边坡失稳会直接威胁到人民的生命财产安全,因此边坡地震稳定性研究意义重大。然而地震诱发边坡失稳有着很大的不确定性,这种不确定性主要来自边坡自身性状和潜在震源激振两个方面,对于一个确定的边坡,不确定性主要来自于未来的潜在地震作用。传统工程地震学将地震动力作用归纳为“地震动三要素”:地震动的强度、频率和持续时间,却忽略了地震动力作用方向和作用性质,即地震动力作用方式。本文根据介质单元体运动方程、几何方程、物理方程和波动方程,推导出在边坡底部输入边界激振点上不同作用方式地震荷载激励的应力时程表达式,并按惠更斯原理建立起一套不同方向入射的平面地震波对边坡的地震激励方案。利用FLAC3D有限差分数值软件,施加不同作用方式的地震荷载,运用“荷载增强法”对宝鸡市的蟠龙塬黄土边坡进行动力超载稳定性分析,得出了不同作用方式地震荷载激励下蟠龙塬边坡破坏的临界地震峰值加速度。根据对蟠龙塬边坡临界峰值加速度和破坏方式的分析,总结出了以下几点认识和成果:(1)不同作用方式地震荷载作用下,蟠龙塬边坡稳定性情况不同,其临界加速度呈一定规律变化。岩土体受到竖直向振动要比水平向振动危险。总体来说,地震波从315°方位(西北方向)入射时边坡最为危险。当地震荷载以最危险的作用方式入射时,蟠龙塬黄土边坡具有较低的地震稳定性储备。(2)不同动力作用方式地震荷载引起的蟠龙塬边坡塑性区分布不同,蟠龙塬边坡塑性区主要集中在坡顶和坡肩处,坡脚处的塑性区较少。简谐P波入射,边坡破坏方式主要是剪切破坏。简谐S波入射,蟠龙塬边坡的破坏方式主要以上部拉伸破坏,下部剪切破坏为主。(3)蟠龙塬塑性区贯通截面上的监测点响应值均有放大效应,其中坡肩附近岩土体响应和变形较大、容易发生破坏。各塑性区贯通截面的监测点变形运动趋势总体朝Y轴负方向(正南方)。(4)蟠龙塬边坡的滑动破坏,不仅与地震动力作用有关,而且与重力作用有关,边坡最终的破坏方式是这两个力共同作用的结果。
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