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边坡失稳会造成巨大的经济损失和人员伤亡,尤其是地震引起的的滑坡灾害后果更为严重,故而边坡抗震性能的加固技术研究具有重要的工程意义。锚杆支护技术因施工方便、经济、扰动小、效果好等特点,在边坡治理工程中得到了广泛应用,但地震荷载作用下边坡稳定性评价方法还有待完善,锚杆支护的加固机理仍缺乏深入认识,锚固边坡动力响应特性研究尤为匮乏。因此研究边坡地震稳定性和锚固边坡的抗震性能,进而实现边坡锚固的优化设计已成为工程实践中亟待解决的问题。本文针对上述问题开展了系统深入的研究工作,主要研究内容及相关结论如下: (1)综合运用极限分析和拟动力法,考虑地震荷载动力特性,建立顺层岩质边坡模型并对其进行受力分析,推导得出顺层岩质边坡在地震荷载作用下安全系数的计算公式,采用拟静力法对其进行验证,同时开展了地震荷载作用下边坡稳定性参数研究及敏感性分析。研究结果表明:节理内摩擦角、粘聚力及边坡倾角与边坡安全系数正相关,节理倾角、水平向地震加速度系数及地震放大系数与边坡安全系数负相关,其中节理内摩擦角对安全系数的影响程度最大,边坡倾角对安全系数的影响程度最小。 (2)采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导了地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析了锚杆倾角、节理面倾角、地震加速度影响系数、地震加速度放大系数、节理粘聚力与内摩擦角对边坡临界状态下总锚固力的影响。研究结果表明:随着节理内摩擦角的增大,水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数对边坡临界状态下锚固力的影响越明显,而锚杆倾角、节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理粘聚力的影响则逐渐减弱。 (3)采用有限元软件ANSYS对单节理顺层岩质边坡及锚固边坡的自振及共振特性展开研究。研究结果表明:对边坡进行锚固支护后,边坡的固有频率有较明显提高,其相应振型也发生了改变;顺层岩质边坡的共振具有临空面放大效应;锚固边坡与未锚固边坡共振规律相似,但是边坡加固能够显著减小共振幅值,从而减小地震对边坡的破坏。 (4)采用时程分析法分别研究了地震荷载作用下未锚固边坡及锚固边坡的动态响应,分析了锚杆轴力随地震作用时间和布置位置的变化规律,比较了锚固边坡在不同地震波作用下的抗震效果,研究了锚固边坡的破坏过程和形式,为边坡的抗震锚固设计提供了一定参考。