基于地震动力时程反应的有限元边坡稳定性分析

【摘要】：地震荷载作用下边坡的失稳过程与地震作用过程密切相关,以出现在某一瞬间的时间过程中的最小安全系数作为评价边坡稳定性的指标是不合理的。本文提出以时间长度上安全系数的平均值作为评价指标,在可能滑裂区内搜索最小安全系数均值及对应的最危险滑裂面,考虑了地震荷载对边坡失稳的时间作用。 首先,对边坡地震动力时程反应分析方法和本文所用的边坡有限元分析方法做了介绍。其次,基于这两种方法提出了两种考虑了地震作用时间性和破坏积累性的边坡稳定分析方法。一种方法是在所有可能滑裂面的安全系数时程曲线上搜索固定长度时段上的最小安全系数均值,得出边坡在地震过程中最危险的该长度时段的起始时间和对应的最小安全系数均值。另一种方法是将地震历时分为若干个时间步,作为若干瞬时,求出每个瞬时的最小安全系数和最危险滑裂面;再在这些瞬时最危险滑裂面的安全系数时程曲线上搜索所有安全系数小于允许值的时段,称为危险时段;并将安全系数在危险时段上的均值作为评价该时段边坡稳定性的标准,通过对比所有危险时段上的安全系数均值可以找到其中的最小值,其所在的时段即为该条滑裂面在地震历时中最危险的时间段。随后,利用两种思路分别对一高堆石坝在输入不同的地震波,不同的加速度峰值,不同的坡比六种工况下的稳定性进行了计算、对比、分析,得出了各种工况参数对坝坡稳定性的影响和一些有益结论;并与传统的稳定分析方法做了比较,论证了本文分析方法的合理性和可行性。