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地震荷载作用下顺层岩体边坡变形特征及稳定性研究

肖克强  
【摘要】: 地震荷载作用下岩体边坡响应与稳定性研究是我国西部强地震区大型水利水电工程建设中需要解决的难点和热点问题。本文主要针对顺层岩体边坡,采用离散元方法对其在地震动荷载作用下的变形特征及稳定性评价进行了详细的分析研究。 应用二维离散元程序UDEC计算了地震动荷载作用下边坡的永久位移,并将所得计算结果与Newmark法计算结果及震后现场实测值进行了对比,分析结果表明Newmark法计算得到的永久位移值较实测值偏小,离散元计算得到的永久位移结果较Newmark法更接近于实测值。在此基础上,利用三维离散元程序3DEC初步分析了地震动荷载作用下坡高、坡度、岩层倾角以及地震波参数包括振幅、频率和持续时间等因素对顺层岩体边坡永久位移的影响规律。 结合强度折减法的思想,提出一种求解地震动荷载作用下边坡安全系数的方法,即:采用关键点位移/速度时程曲线的变化趋势对边坡的临界状态进行判断,采用失稳状态时坡体的速度/位移矢量图来判断与安全系数对应的滑动面。将上述方法运用到钟家湾顺层边坡的稳定分析中,并将所得结果与极限平衡法计算结果进行了对比,发现二者的计算数值相差较小,并且其变化趋势也比较一致,对比结果表明该方法是完全合理可行的。在此基础上,利用3DEC初步分析了地震动荷载作用下坡高、坡度、岩层倾角以及地震波参数包括振幅、频率等因素对顺层岩体边坡安全系数的影响规律。 对沪蓉(西线)高速公路钟家湾深路堑顺层岩体边坡的开挖和地震作用下的变形及稳定性进行了综合分析,分析结果表明:坡体在开挖过程中能保持稳定,开挖引起的变形量较小;地震作用下虽然安全系数有所降低,变形量也有较大增长,但坡体仍能维持基本的稳定。


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