基于颗粒离散元方法的边坡动力响应规律研究

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我国是一个地震多发国家,且地震带与山区位置相重合,地震诱发的滑坡会对生命财产安全造成极大威胁,开展边坡动力响应研究对于防灾减灾有重要意义。颗粒离散元方法是目前模拟岩土体这种非线性材料相对最合理的一种方法,且离散元法单元可以破裂,不存在计算收敛问题,能够模拟边坡在动力作用下损伤累积直至破坏的全过程。本文在颗粒离散元软件(PFC)的基础上开展了边坡动力响应模拟。  本文首先利用颗粒流软件重现了一个振动台试验,通过试验结果对比证明了颗粒离散元方法的合理性,其可以作为振动台试验的一种替代方法进行边坡动力响应规律研究。  通过计算和分析均质土坡的动力响应过程,总结出了均质土坡在动力作用下的破坏机制——拉-剪配合作用机制。通过归纳不同坡体材料均质单面坡模型的速度放大系数,总结出边坡在动力作用下会激发四种振型,且四种振型随着边坡高度的增加依次出现。  通过计算和研究双面坡在横向正弦波、横向地震波、竖向地震波以及二维地震波四个工况下的动力响应,发现竖向地震对于边坡的破坏作用非常明显。并且发现当竖向地震作用现发生破坏时,耦合横向地震会使破坏效果减轻。变坡度山体最容易产生破坏,其比较独特的地方在于很容易在变坡度的坡肩位置产生拉裂缝,而该拉裂缝的走向非常有利于滑动面的最终产生。  通过初步计算几种不同的节理型边坡,得到顺倾层状边坡在正弦剪切波作用下产生拉裂,溃滑型破坏,坡面平行节理边坡在竖向地震作用下产生压弯-剪断型破坏,反倾层状节理边坡在竖向地震作用下产生剪断-溃滑型破坏,断续裂隙边坡在动力作用下,岩桥很容易贯通,其破坏模式为岩桥贯通-滑面成形-滑移拉裂。
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