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5.12汶川大地震引发了大量地滑坡、崩塌等地质灾害,造成了重大危害。震区由于河流的强烈下切作用,广泛分布有高陡岩质边坡。边坡结构面较为发育,在一般条件下,这些斜坡总体稳定性较好,偶有局部崩塌产生,形成坡脚堆积。以往的防护较少以坡脚为重点,但是在强震的作用下,结构面发育的后缘坡体产生了大规模的崩塌,对工程以及防护措施会造成重大影响。罗圈湾斜坡便属于此种边坡:上部基岩高耸陡峻,下部堆积体松散,在地震作用下,基岩发生崩塌,同时下部松散堆积体也发生了失稳破坏。本文在针对了罗圈湾斜坡现场调查、汶川地震波资料收集的基础上,采用离散元数值模拟软件3DEC和有限元数值模拟软件FLAC3D对基岩崩塌以及松散堆积体的动力响应特征进行分析研究,主要得出了以下认识:(1)在地震力作用下,对于既发生崩塌又发生堆积体失稳破坏的特殊边坡,堆积体的失稳破坏可能的三种形式:1)受单一地震波的作用导致松散堆积体失稳破坏;2)在地震力以及崩塌岩石块体冲击的共同作用导致松散堆积体失稳破坏;3)在地震力以及崩塌岩石块体的堆载共同导致松散堆积体的失稳破坏。(2)罗圈湾斜坡顶部基岩结构面发育,在地震作用下发生崩塌。经计算罗圈湾斜坡顶部基岩的水平地震加速度:a水平=0.7894m/m2≈0.07894g,小于地震峰值加速度0.1g,达到了发生崩塌的条件。同时,斜坡地震加速度放大倍数n≈1.37,经判断地震时发生近似于平抛的运动。(3)地震时坡脚堆积体受地震作用产生松动。经计算,地震作用下堆积体稳定性系数为1.0472,大于临界值1,由此可知,在地震作用下,堆积体并未发生失稳破坏,但是产生了一定的永久位移。(4)罗圈湾斜坡坡体坡度较大,地形起伏不平,坡体上部发育有具有一定宽度以及深度的支沟,同时沿基岩主崩方向前端发育基本和崩塌源等高的倾向于坡内的陡坡,这些因素为崩塌岩石块体快速运动到松散堆积体创造了很好的路径,加上地震后新堆积体堆积的分带性,判断罗圈湾斜坡是在地震力以及崩塌岩石块体堆载的共同作用下发生失稳破坏。(5)崩塌的整个过程利用离散元数值模拟软件3DEC进行模拟,同时施加汶川Ms8.0级地震主震台站—理县木卡站实测的地震波进行计算,结果显示在地震波的作用下,斜坡基岩首先沿结构面发生错动,并分离成许多大小不一的岩石块体,持续的地震作用,会使岩体向临空面滑移,部分岩石块体重心先移出并发生垮塌,接着大部分具有相同位移的岩石块体重心移出,发生近似于平抛运动的大面积的崩塌。(6)利用有限元数值模拟软件FLAC3D分别对天然状态下,地震工况下,地震+堆载工况下的堆积体进行模拟,结果显示:在天然状况下,边坡最大主应力分布受重力场影响明显,量值上总体上与埋深成正比,分布较均匀,而在临近坡表面的浅表层则调整为与坡面平行,最小主应力方向在边坡内部一般为水平方向,而在临近坡表调整为与坡面近垂直;在地震作用下,主应力方向发生了很大的改变;应变集中主要存在于堆积体后缘与岩体交界处以及坡脚交界处;天然状况下,斜坡位移量很小,受地震影响,位移发生了突变;在地震条件下施加堆载后,堆积体位移量比仅受地震作用的基岩的位移量发生了偏差,随着地震持续作用,偏差越来越大,直至堆积体最终发生失稳破坏。