黄土边坡震后稳定性评价方法

来源 :中国地震局兰州地震研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianshi581
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地震(主震)作用下会诱发同震滑坡,同时大量边坡的内部会因此受到损伤而处于不稳定状态,在余震或震后降雨作用下产生失稳滑动。与同震滑坡相比,震后失稳型滑坡同样会造成大量的人员伤亡以及财产损失,但相关的研究较少得到开展。因此,边坡的震后稳定性问题亟待解决。本文以由2013年甘肃岷县漳县Ms6.6主震震损,强余震触发的维新乡堡子村滑坡为研究对象,通过现场考察、无人机测绘、高密度电法勘探、地脉动测试、室内动-静三轴试验以及数值模拟等方法,分析得到滑坡形态特点及卓越频率特征、土体受到烈度为VII、VIII、IX、X的岷县主震波作用后的抗剪强度参数变化规律、边坡受到主震单独作用或主震余震序列作用或震后降雨作用时的动力响应规律。根据以上研究结果,基于刚体极限平衡原理给出了黄土边坡在主震余震序列作用、震后降雨作用下以及主震后余震与降雨交互作用下的稳定性评价方法。主要工作及成果如下:(1)通过无人机测绘、高密度电法勘测,得到了堡子村滑坡的形态特征。堡子村滑坡为黄土-泥岩接触面滑坡。滑坡体总体积约为53.1万m~3,属于中等滑坡。在该滑坡壁上有一近期由震后降雨所引发的小型滑坡。地脉动测试H/V法结果显示:滑坡后壁的卓越频率最大为4.3 Hz,接近于岷县主震波的卓越频率(4Hz左右)。(2)通过室内动-静三轴试验相结合的试验方法,得到了原状土体受到地震烈度为VII、VIII、IX、X岷县主震波作用后的抗剪强度。试验结果表明,随着地震波作用强度的增加,黏聚力减小较为迅速,而内摩擦角整体呈上升趋势。地震动的作用会降低土体抗剪强度,主要是降低了黄土的黏聚力。(3)利用Flac 3D 6.0有限差分软件对模型边坡在地震烈度为VII、VIII、IX、X岷县地震波主震单独作用、主震余震序列作用以及震后降雨作用下的动力响应进行了分析。(1)主震余震序列数值模拟结果显示,相同烈度下,主震余震序列作用下的加速度放大系数约为主震单独作用下的1.01~1.25倍;位移较大区分布在黄土区,主震余震序列作用下的最大永久位移约为同烈度下主震单独作用下的1.56~1.66倍;当主震烈度为VII、VIII时,塑性区主要分布在黄土区,当主震烈度为IX、X时,交界面处泥岩区产生拉伸塑性区并迅速发展并接近贯通,余震作用时已完全贯通;最大剪应变增量均出现在黄土泥岩接触面处,主余震序列作用下的数值约为相同烈度下主震单独作用下的1.84~2.63倍。(2)震后降雨数值模拟结果显示,模型边坡的永久位移分布,塑性区分布以及最大剪应变增量分布与主震单独作用或主震余震序列作用时类似,主震与降雨交互作用下的最大永久位移约为主震单独作用下的1.0~3.8倍,主震余震序列与降雨交互作用下的最大永久位移约为同烈度下主震余震序列作用下的1.1~2.8倍。(4)基于刚体极限平衡原理,给出了用于边坡震后稳定性评价的安全系数计算方法。以堡子村边坡为例,计算结果显示:在强余震作用下的边坡安全系数随烈度的升高逐渐降低;在强余震与降雨共同作用下的安全系数,小于相同烈度下强余震或降雨单独作用下数值。
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