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边坡失稳是广泛分布的地质灾害之一,每年造成巨大的生命财产损失。地震和降雨是影响边坡稳定的两个主要因素,也是众多学者研究的重点。铰链式砌块生态边坡因造价低、施工简单、安全性高等优点在工程中得到应用并取得良好护坡效果,但由于缺乏在地震降雨耦合作用下的动力稳定性研究,制约了其推广发展和优化设计。 因此研究铰链式砌块生态边坡在地震降雨耦合作用下的动力稳定性,具有重要理论意义和工程应用价值。 本文以大圣湖护坡为工程背景,采用振动台模型试验和FLAC3D数值模拟两种主要研究方法,以天然土质边坡为参照,铰链式砌块生态边坡为研究对象,通过分析地震、地震降雨耦合作用下的加速度、动土压力、位移、孔隙水压力、安全系数等参数指标,研究了边坡动力稳定性响应规律。数值模拟得到试验结果的较好验证,主要研究内容及成果如下: 进行了振动台试验模型与方案设计,同时进行了FLAC3D动力分析理论研究。研究了铰链式砌块生态边坡地震作用时坡体力学响应及分布规律、地震波峰值及波型变化对其力学响应的影响规律。铰链式砌块生态边坡在地震作用下,PGA(加速度放大系数)和动土压力具有“临空放大”、“垂直放大”效应;水平最大位移位于坡脚位置,竖向最大位移位于坡肩位置;安全系数则比初始应力状态下小。人工波作用下,随着峰值增大,PGA变小、动土压力增大但增幅减小,出现“量级饱和”现象,位移变形逐渐增大,安全系数降低。依次在峰值1m·S-2的Castaic波、人工波、Taft波作用下,PGA、位移变形增大,安全系数逐渐降低。在相同工况下,铰链式砌块生态边坡各项参数指标优于天然土质边坡,前者具有较好的抗震性能。 研究了应力场渗流场耦合基本理论,并对铰链式砌块生态边坡进行静力渗流数值模拟分析。对地震降雨耦合作用下的铰链式砌块生态边坡进行振动台模型试验和数值模拟动力稳定性研究。结果表明,铰链式砌块生态边坡各参数指标的动力响应与地震单独作用下相似;但铰链式砌块生态边坡PGA增大,位移变形增大,安全系数降低,同时其孔隙水压力得到积聚,有效应力减小;相同工况下各参数指标优于天然土质边坡。地震降雨耦合作用下铰链式砌块生态边坡较天然土质边坡表现出更好的抗渗防震性能。 综合来看,地震降雨耦合作用下,铰链式砌块生态边坡各项参数指标优于天然土质边坡,前者具有较好的防渗抗震性能,稳定性得到较好的证明。