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《中国地质大学(北京)》 2009年 博士论文
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太原晋阳大佛边坡岩体风化分级及地震稳定性评价研究

田小甫  
【摘要】: 太原晋阳大佛开凿于北齐年间,是迄今为止我国发现的最早的大型石刻佛像,具有极高的历史和文化价值。大佛在元末毁于战火,在1980年被重新发现时已是四肢残缺、破碎不堪。文物部门决定重修大佛,重整大佛及周边环境。这对于保护珍贵的历史文化遗产、发展当地的旅游经济具有十分积极的意义。本文以大佛修复工程为依托,从岩体风化分级、结构面对岩质边坡动力响应影响规律,岩质边坡地震稳定性分析方法三个方面开展了研究。 考虑石质文物评价对文物造型和岩体稳定性的双重要求,从岩体外部特征、岩体结构和岩体物理力学性质三方面出发建立了风化分级的指标体系,研究了岩石物理力学指标和风化风等级之间的关系,并建立了风化等级的分级标准,将层次分析法与模糊数学理论结合起来对于大佛胸部及腹部岩体的风化程度进行了评判,结果表明大佛腹部岩体存在着严重的差异风化。 采用数值分析软件UDEC,比较系统地研究了岩体结构面对岩质边坡地震响应的影响,包括岩体阻尼、结构面刚度变化的地震动效应、结构面产状(与坡面相交以及与坡面平行)、发育位置和密度以及卸荷裂带深度对边坡岩体地震动响应的影响,揭示了一系列有价值的规律。 提出了两种不同意义上的边坡动力稳定性概念:一是对于确定的地震荷载作用,边坡的动力稳定性安全储备有多大;二是对于确定的边坡状况,多大的地震作用会使边坡发生动力破坏。 分别应用动力时程法与拟静力法对大佛边坡关键块体进行了地震稳定性分析。比较两种计算结果发现,相对于动力时程分析法分析结果而言,拟静力法计算结果偏于危险,但两种方法所求出的边坡破坏临界加速度基本一致。在此基础上,论文提出一种动力时程法与拟静力法相结合评价岩质边坡地震稳定性的方法。大佛边坡地震稳定性计算结果表明:单独在峰值加速度为200cm/s2的地震荷载作用下,大佛陡崖岩体不会发生顺岩层的滑动破坏;但在裂隙水压力和水平地震力联合作用下,大佛陡崖不能保持稳定。


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