边坡地震动力响应离心模型试验的有限元模拟

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地震作用下边坡的稳定性是岩土工程中十分关心的问题之一。我国多山地、多地震的地理、地质条件不可避免地带来了大量和地震作用有关的边坡问题。地震引起的滑坡,不仅数量多,规模大,而且灾害特别严重,因此对边坡地震稳定性的研究显得尤为重要。研究边坡地震稳定性的手段主要有三种:实地观测(震灾调查)的方法、数值计算的方法和物理模型试验的方法。在模型试验方法中,离心模型试验在边坡动力稳定性的研究中有着越来越广泛的应用。离心试验可以利用离心机的高速旋转,在模型上施加超过重力n倍的离心惯性力,补偿模型因缩尺1/n所造成的自重应力的损失,达到与原型相同的应力水平,在原型应力状态下,直观地研究原型的变形状况和破坏过程。离心模型试验中模型参数的设置对于试验结果有着直接的影响。为了确定模型几个重要参数的设置偏差对于试验结果的影响,利用ANSYS有限元分析软件,对有软弱结构面的岩质边坡的地震动力响应离心模型试验进行了模拟。研究了密度、弹模、结构面抗剪强度、摩擦系数4种参数的设置对于试验结果的影响。以固定的幅度逐一改变这些参数,保持其他参数不变分别建立模型。将不同强度的地震波分别依次加载到各模型上进行计算。以恰好使模型不至于失稳的临界地震强度为判别依据,判断哪些参数的改变对实验结果的影响较大,哪些参数的改变对结果影响较弱。结果发现,弹模和滑动面摩擦系数对试验结果的影响较小,而密度和结构面抗剪强度对仿真结果影响较大。离心模型试验设计时,应优先保证岩体模型材料密度和结构面抗剪强度参数满足相似率要求。
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