岩质边坡动力稳定性分析

【摘要】： 根据所要研究问题的特点，本文从分析岩石的动力变形特征、力学特性开始，介绍了适用于模拟岩石动力特性的本构模型，分析其各自的特点以及局限性，同时认为由于静、动本构关系曲线在外形具有一定的相似性，在一定的范围内允许岩体结构的动力分析中采用静力本构模型。随后在这一部分中阐述了岩土塑性力学的基本原理，包括岩土类材料的屈服准则、加卸载准则、塑性势理论、以及加载硬化规律等原理及其在岩土工程中的应用。 本文阐述了模拟岩体裂隙节理的特殊接触面单元，分析其特点和局限性；介绍了三种处理动力接触问题的数值算法，利用Lagrange乘子法和罚函数法联合的增广Lagrange乘子法建立起裂隙节理的动力摩擦接触条件和本构方程以及有限元基本方程，并运用此数值方法分析一具有贯通节理面的动力摩擦接触问题，得出一些基本规律。认为接触面的摩擦系数对于其动应力的分布没有实质的影响；但是加载速率的变化在接触面的动力特性上有着明显的反应。 基于上述的接触理论和接触分析结果，本文在最后一部分中分别利用动力时程法和反应谱法对百色水电站尾水渠的岩质边坡进行动力响应分析，两者计算方法得出比较一致的结果，同时采用动力摩擦接触理论重点分析了断层对于边坡的稳定影响，认为断层的存在会使得岩坡的稳定性降低，在地震等动力荷载的作用下对于断层将发生张开、闭合和错动现象，尤其是动力荷载和其他荷载如渗流力等的耦合作用将会对断层产生极为不利的后果，进而影响岩坡的整体动力稳定，应该要引起足够的重视。