强震作用下岩质高边坡动力特性_夏栋舟

合集下载

强震下岩质边坡可靠度动力安全系数的确定

强震下岩质边坡可靠度动力安全系数的确定杨上清;蒋玉川;高康【摘要】将天津地震波输入到岩质非均质边坡模型中,运用ANSYS大型通用软件对其进行时程动力分析.通过通用后处理器进行编程处理,获得边坡的动安全系数分布云图,得到动安全系数.结合可靠度理论,提出可靠度动安全系数的概念,给出了强震作用下的岩质边坡动安全系数稳定性评价指标的计算方法.并对动安全系数分布云图上显示的动安全系数进行稳定性评价.结果表明:边坡可靠度动安全系数能够较好地考虑工程风险,是可靠的.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】4页(P90-93)【关键词】岩质边坡;强震;安全系数;可靠度;评价指标【作者】杨上清;蒋玉川;高康【作者单位】四川大学建筑与环境学院,四川成都610207;四川大学建筑与环境学院,四川成都610207;四川大学建筑与环境学院,四川成都610207【正文语种】中文【中图分类】TU457;X43近年来，一些学者采用数值方法来研究岩质边坡在地震作用下的动力稳定性。

数值方法不仅能确定边坡潜在滑动面和计算出永久位移，而且还能得到土体各时刻的应力状态，因此广泛应用于边坡动力稳定性分析。

目前，边坡的动力稳定性评价指标主要有地震永久变形和安全系数［1］。

而通过数值方法得出的稳定性安全系数是边坡动力稳定性评价的主要依据。

通常，以最小动力安全系数、平均安全系数和最小平均安全系数为主，但均存在一些不足。

如最小动力安全系数最安全，但此时边坡并不一定彻底破坏;平均安全系数可能偏大，高估了边坡的稳定性;最小平均安全系数缺乏明显的物理意义或工程风险决策含义。

因此，有必要确定1个合理的边坡动力稳定性评价指标。

笔者根据可靠度理论，结合边坡动力分析，提出可靠性动力安全系数，对岩质边坡的动力稳定性评价指标展开了研究。

1 安全系数计算原理1.1 时程分析方法原理［2］在强震作用下，采用逐步积分的Wilson-θ时程分析方法，假定加速度在指定时间段内呈线性变化，适当选择θ以保证计算稳定性和计算结果的精度。

地震作用下岩质边坡崩塌动力响应研究

ｊ
『
：
ｌ一童Ｉ ≯薯
老虎嘴岩质高边坡工程地质剖面图
模型的建立收稿日期：２２０ — ８０１ — ３１
在自由场边界设置阻尼，吸收入射波在边界产生的反射
波，使自由场边界成为 “ 非反射 ”界面。为了能更真实地反映研究区岩质高边坡的实际应力场，对边坡模型采取底部粘
作者简介：何
凯（９０）１７一，湖北省交通规划设计院工程师，主要从事隧道工程和岩体力学等方面的研究。
切，由于边坡高度较高，形成深邃峡谷，峡谷的状态及延伸方
２．本构模型的建立
表２研究区岩质边坡岩石结构面力学参数表
向主要受该地区的地层岩性和地质构造条件控制。该沿主滑方
向的工程地质剖面图如图ｌ所示，坡主滑坡剖面倾向８。。边４
第１２卷第６期
２２生０１
中国
水
运
ＶｏＩ１．２
Ｊｅｕｎ
Ｎｏ．６２２０１
６月
ＯｎａｈｉＷａｔＴｒｓｅｒａｎｐｏｒｔ
地震作用下岩质边坡崩塌动力响应研究
何凯
（湖北省交通规划设计院，湖北武汉４０５３０１）
作用下岩质边坡的动力响应过程进行模拟分析，重塑汶川地震过程中某岩质高边坡的破坏过程，最后得出边坡在地震作
用下的破坏规律。

土_结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析_夏栋舟

2924
岩
土
力
学
2009 年
2
土 - 结构动力相互作用体系阻尼的简化分析方法
文献 [8] 根据直接分析法提出不考虑基础质量
构与基础、基础与地基土之间，因而忽略基础质量是不妥的。笔者提出一个改进的简化分析方法，能考虑基础质量 m0 、基础的等效半径 a ，同时也考虑了柔性地基土本身的黏滞材料阻尼 ξs 。其简化模型如图 2 所示，根据简化模型建立体系的整体运动方程：
m
Kθ cθ
图 2 土-结构动力相互作用体系简化模型 2 Fig.2 The simplified model 2 for soil-structureinteraction system
ξ=
xg m
xu
hθ m
x m
c k ; ω2 = m 2mω 2 K u = mωu {1 + 2i[ξs + (ω / ωu ) ξ u ]} K θ = mh 2ωθ2 {1 + 2i[ξs + (ω / ωθ ) ξθ ]}
⎡⎛ ImK θ ⎢⎜ ⎢⎝ ReK θ ⎣
⎤ ⎞ ⎟ − 2ξs ⎥ ⎥ ⎠ ⎦
（7）
但是，在土-结构动力相互作用时，其非线性接触及动力相互作用往往导致的能量损耗就发生在结
式中：Re 为复数函数的实部；Im 为复数函数的虚部；ω 、ξ 为刚性地基上结构的自振频率与阻尼比；
第 10 期
夏栋舟等：土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析
[1－4]
能的研究国内外还为之甚少，因此，笔者提出了一种新的考虑土 -结构动力相互作用体系阻尼的简化分析方法，得到了耦合阻尼比公式，并结合大西洋地震工程研究中心 102 个强震中的 1 037 条实际地震时程记录中的地震加速度反应谱数据和《建筑抗震设计规范》[7] 的规定，提出基于加速度反应谱的阻尼影响因子 η ，并将其用于抗震设计，建立阻尼影响因子 η 与地震影响系数 α 间的关系式，从而根据现有的抗震规范求得上部结构的地震作用。通过算例分析可知，考虑土与上部结构的相互作用后能够增加体系的阻尼，并大大降低上部结构的地震作用，为未来抗震研究与工程的抗震设计提供了理论依据。

地震作用下边坡及不利地质体的动力特征

坡失稳造成的破坏最为严重，历史上由于地震导致
向）和竖直ｚ向对斜坡的变形影响依次加强。文中通过青川东山地震监测数据分析了东山底部线型坡及山脊转折部位山坳处的地震波动力响应特征，并结合ＤＤＡ法模拟分析不同岩性、节理及软
摘
要：深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育，风化强烈，致使浅表层介质性质出现差异，成为非连续介质，地震动力响
应由此变得复杂。根据青川地震监测数据分析线型坡及山坳处的地震动力响应特征，并结合适用于分析岩质边坡
运动过程的不连续变形分析方法（ＤＤＡ），对不同岩质边坡及岩体中出现节理和软弱夹层等不利地质体时的动力特征进行分析，揭示在一定高程下线型坡上地震波加速度随高程增加而增大，且垂直山脊方向的地震波峰值加速度
作者简介（Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ）：张文（１９８５一），男，山西ｌ临汾人，硕士，工程师，从事地质工程专业研究［ＺｈａｎｇＷｅｎ（１９８５一），ｍａｌｅ，ｂｏｍｉｎＬｉｎｆｅｎＳｈａｎｘｉ，Ｍ．Ｓｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒ，ｅｎｇａｇｅｄｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ］Ｅ—ｍａｉｌ：３４６３２８７＠ｑｑ．ｅｏｍ
出了地震波在边坡中传播会受坡高和坡脚的影响… 。刘汉香等人通过大型振动模型试验揭示：同种地震波及等强度作用下，合成向、水平向（纵

岩质高边坡爆破质点振动效应分析

岩质高边坡爆破质点振动效应分析陈振鸣;满轲;武旭;张政【摘要】In view of the rock slope blasting excavation of the slope of the Aoshan iron ore , the blasting is the main factor that affects the stability of the slope .Through the monitoring data of the rock mass point vibration under the action of blasting , the vibration attenuation law of the slope is obtained .The measured data and the simulation results show that the dynamic finite element: with the increase of the distance , the particle vibration velocity of slope will decrease in accordance with an exponential equation , and the vibration velocity shows amplification phe-nomenon due to the height difference exists in the local steps .According to the elevation amplification effect , the dual regression analysis was made to abtain more accurate predictive models of blasting vibration velocity ,the blas-ting parameters are adjusted in time to ensure the smooth completion of the slope blasting construction .%针对凹山铁矿采场边坡生产爆破工程，利用爆破测振仪对现场爆破作用下岩体质点振动速度进行监测，得到边坡质点振动速度的衰减规律。

地震作用下层状岩质边坡动力响应

收稿日期：2020-05-24基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1504801），National Key Research and Development Program of China （2018YFC1504801）；博士后创新人才支持计划项目（BX20200191），National Postdoctoral Program for Innovative Talent of China （BX20200191）；中国博士后科学基金资助项目（2020M680583），China Postdoctoral Science Foundation Program （2020M680583）；清华大学“水木学者”计划项目（2019SM058），Shuimu Tsinghua Scholar Program （2019SM058）作者简介：宋丹青（1989—），男，河南郑州人，清华大学助理研究员，博士†通信联系人，E-mail ：***********************.cn*第48卷第5期2021年5月湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University （Natural Sciences ）Vol.48，No.5May.2021DOI ：10.16339/ki.hdxbzkb.2021.05.013文章编号：1674—2974（2021）05—0113—08地震作用下层状岩质边坡动力响应宋丹青，黄进，刘晓丽†（水沙科学与水利水电工程国家重点实验室（清华大学），北京100084）摘要：层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体，边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC 3D 建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型，通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应，研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明：软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响，使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应；高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应，相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内；与反倾边坡相比，顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势；层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加，水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应；软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用，最上层软弱夹层为潜在滑移面.关键词：软弱夹层；层状岩质边坡；动力响应；变形机理；地震中图分类号：P642文献标志码：ADynamic Response of Layered Rock Slopes under EarthquakesSONG Danqing ，HUANG Jin ，LIU Xiaoli †（State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering （Tsinghua University ），Beijing 100084，China ）Abstract ：Layered rock slope is a common geological body along the Sichuan-Tibet Railway.The seismic stabil -ity of slopes has an important effect on engineering construction.Numerical models of bedded and toppling slopes were established by using finite difference method software FLAC 3D .By comparing and analyzing the dynamic acceler -ation response of two typical layered slopes,their dynamic response characteristics and deformation mechanism under earthquakes are studied.The results show that weak interlayer has an effect on the wave propagation characteristics in layered slopes,which results in a local amplification effect during the process of seismic wave propagation in the slopes.The dynamic response of the layered slope is amplified by the elevation and weak interlayer,and the amplifi -cation effect of the slope surface was greater than that of the internal slope under the same elevation -pared with the toppling slope,the amplification effect of bedded slope shows a strong nonlinear increase trend with the increase of elevation.The dynamic amplification effect of the layered slopes increases with the increase of ground mo -我国西部是地震频发的高烈度区域，地震滑坡是西部地区的主要地震灾害之一[1-3].随着川藏铁路工程的实施，铁路经过的高山峡谷或隧道进出口段将面临严重的滑坡灾害威胁.层状边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体，层状边坡地震稳定性成为影响工程建设的一项重要因素.许多学者利用加速度响应研究了岩质边坡的动力响应规律[4-6].Fan 等[5]通过分析顺层边坡的加速度响应特征研究了边坡的地震响应规律，探讨了地震动参数与顺层边坡动力响应规律的关系.Cao 等采用振动台试验研究了强风化层岩质边坡的加速度响应规律[6].Liu 等[7]、Song 等[8]通过分析岩质边坡的峰值加速度的变化，研究了边坡的动力响应规律，结果表明边坡的节理及岩性、地震动参数等对边坡的放大效应具有较大的影响.胡训健等[9]采用离散元方法研究了含不连续节理层状边坡的地震响应规律.目前，对于岩质边坡地震响应已取得了较多的研究成果[10-12].但是，由于层状边坡内软弱夹层的分布及地质材料的不连续性，以及软弱夹层等与地震波的复杂作用机制，使得层状边坡的动力响应特征难以被充分了解[13-16].以往研究多是关注岩质边坡的动力放大效应，而对地震波在边坡内的传播特征，以及地震动参数、地形地质等因素对地震波传播特性的影响研究不足，同时针对顺层及反倾边坡地震响应特征缺乏系统性的对比分析.因此，地震作用下层状边坡的动力响应特征及波传播特性仍有待进一步研究.本文采用有限差分法软件FLAC 3D 建立顺层及反倾边坡两个数值模型，研究了地震作用下地震波在层状边坡内的波传播特性，探讨了软弱夹层及其类型对地震波传播特征的影响.通过分析顺层及反倾边坡的加速度响应特征，研究了软弱夹层、边坡高程、地震动方向及幅值对层状边坡动力放大效应的影响.此外，结合地震作用下层状边坡的应力及剪应变增量分布特征，分析了软弱夹层对层状边坡动力变形机制的影响.1边坡数值模型及边界选取边坡位于四川省西丘陵地带，地貌以丘陵、河谷冲积平原及低山为主.通过调查可知，研究区内含软弱夹层岩质边坡高程约为35~40m ，边坡长度约为30~50m.以区内某典型层状边坡为例，对层状边坡进行地质模型概化，顺层及反倾边坡概化模型如图1所示.其中，边坡的高程为40m ，主要由软弱夹层及岩体构成，岩体主要为粉砂质泥岩，软弱夹层的主要组成物质为黏土，边坡概化模型的物理力学参数见表 1.50.06.66.05.05.05.66.05.8A 7A 89.011.41.0A 5A 3A 1地震波34.050.035.0A 6A 4A 211.812.212.6图例Unit ：m 测点软弱夹层（a ）顺层边坡50.06.66.05.05.05.6A 7A 89.011.41.0A 5A 3A 1地震波34.050.035.0A 6A 4A 211.812.212.6图例Unit ：m 测点软弱夹层10.61.2（b ）反倾边坡图1边坡概化模型及边界条件Fig.1Generalized model of the slopes and boundary conditionstion amplitude,and their dynamic amplification effect under horizontal seismic force is greater than that of the verticalseismic force.The weak interlayer controls the dynamic deformation characteristics of layered slopes,and the topmost weak interlayer is the potential sliding surface.Key words ：weak interlayer ；layered rock slope ；dynamic response ；deformation mechanism ；earthquake湖南大学学报（自然科学版）2021年114宋丹青等：地震作用下层状岩质边坡动力响应表1模型材料物理力学参数Tab.1Physic-mechanical parameters of the model material类型容重ρ/（kN ·m -3）泊松比μ弹性模量E /MPa 内摩擦角φ/（°）黏聚力c /kPa 岩体24000.1637535.01200软弱夹层18.40.353523.014采用FLAC 3D对边坡进行动力分析，模型采用弹塑性本构模型与摩尔库仑准则.建立2个数值模型如图1所示，模型尺寸为134m （长）×75m （宽），模型中将软弱夹层简化为0.2m 的软弱带.为模拟边坡两侧的无限边界，在模型左右两侧及底部边界采用自由场边界，用以模拟边坡的无限元边界条件.自由场边界可以避免波向外侧边界传播时产生的反射及能量耗散的影响，模型的边界范围满足静动态计算精度的要求[17].模型两侧自由场边界设置局部阻尼，在模型底部施加黏滞边界，即在模型底部设置2个水平向与垂直向的黏滞壶，模型的边界条件如图2所示.为避免重力的影响，在进行动力分析前应进行地应力平衡计算.为验证模型边界条件的合理性，在两侧及底部边界设置了加速度时程监测点，经对比分析可知，边界处的加速度时程及其Fourier 谱基本相同，表明模型中的边界条件设置合理.6821.412.668图例岩体软弱夹层ZXUnit ：m （a ）顺层边坡图例岩体软弱夹层6821.412.668ZXUnit ：m （b ）反倾边坡图2数值模型Fig.2Numerical model在动力计算中，通过输入2008年汶川地震波（简称WE 波）模拟地震动.WE 波的卓越频率为7.74Hz ，输入持时为120s ，WE 波（0.1g ）的加速度时程及频谱如图3所示.动力计算中主要加载水平及垂直向的0.1g 、0.2g 、0.3g 和0.4g 的WE 波，共计8个工况.为分析不同高程处的地震响应特征，在模型不同高程处设置8个监测点，如图1所示.0.120.060-0.06-0.124080120时间/s（a ）加速度时程0.0060.0040.002036912频率/Hz（b ）Fourier 谱图3汶川地震波（0.1g ）Fig.3Wenchuan earthquake wave （0.1g ）2地震作用下层状边坡动力响应规律2.1地震波传播特征分析为分析地震波在层状边坡内传播特征，以输入0.1g 水平向WE 波为例，选取波由基岩向坡顶的某一完整传播过程，顺层及反倾边坡的波传播特征如图4和图5所示.地震波在边坡基岩区域表现出层状传播特征；在斜坡区域加速度沿软弱夹层及坡表向坡顶传播，传播过程中加速度表现出明显的高程放大效应.此外，软弱夹层之间出现了局部的加速度放大效应，这是由于软弱夹层之间的地震波出现多重折射与反射效应，导致地震波出现叠加现象.由此可知，软弱夹层对层状边坡内波传播特征具有较大的影响，主要通过使地震波出现局部的放大现象，进而导致坡体的地震放大效应出现增加.为进一步研究层状边坡的地震响应特征，对坡内典型测点加速度时程进行提取，例如输入0.1g 水平WE 波时坡顶处测点A7的加速度时程如图6所示.下文通过分析边坡测点的峰值加速度（PGA ）的变化，研究层状边坡的地震动力响应特征.第5期115Contour Of X-Acceleration 1.1314E-060.0000E+00-2.5000E-06-5.0000E-06-7.5000E-06-1.0000E-05-1.2500E-05-1.5000E-05-1.7500E-05-2.0000E-05-2.2500E-05-2.5000E-05-2.7500E-05-2.8796E-05（a）t=0.04sContour Of X-Acceleration3.2128E-053.0000E-052.5000E-052.0000E-051.5000E-051.0000E-055.0000E-060.0000E+00-5.0000E-06-1.0000E-05-1.5000E-05-2.0000E-05-2.5000E-05-3.0000E-05-3.5000E-05-4.0000E-05-4.5000E-05-5.0000E-05-5.5000E-05-5.9738E-05（b）t=0.07sContour Of X-Acceleration4.0451E-054.0000E-053.0000E-052.0000E-051.0000E-050.0000E+00-1.0000E-05-2.0000E-05-3.0000E-05-4.0000E-05-5.0000E-05-6.0000E-05-6.3446E-05（c）t=0.09s图4顺层边坡波传播特征Fig.4Wave propagation characteristics of bedded slopeContour Of X-Acceleration5.5669E-070.0000E+00-2.5000E-06-5.0000E-06-7.5000E-06-1.0000E-05-1.2500E-05-1.5000E-05-1.7500E-05-2.0000E-05-2.2500E-05-2.5000E-05-2.7500E-05-3.0000E-05-3.2500E-05-3.3326E-05（a）t=0.04sContour Of X-Acceleration1.7895E-051.5000E-051.0000E-055.0000E-060.0000E+00-5.0000E-06-1.0000E-05-1.5000E-05-2.0000E-05-2.5000E-05-3.0000E-05-3.5000E-05-4.0000E-05-4.5000E-05-5.0000E-05-5.2357E-05（b）t=0.06sContour Of X-Acceleration4.2016E-054.0000E-053.0000E-052.0000E-051.0000E-050.0000E+00-1.0000E-05-2.0000E-05-3.0000E-05-4.0000E-05-5.0000E-05-6.0000E-05-6.5077E-05（c）t=0.08s图5反倾边坡波传播特征Fig.5Wave propagation characteristics of toppling slope040801200.20.1-0.1-0.2时间/s（a）顺层边坡040801200.20.1-0.1-0.2时间/s（b）反倾边坡图6输入0.1g WE波时坡顶（A7）处的加速度时程Fig.6Acceleration-time history of the slope crest（A7）when input0.1g WE wave2.2地形及地质条件的影响为研究高程、软弱夹层及其类型对层状边坡地震响应的影响，以输入0.1g水平向WE波为例，将数值计算与振动台模型试验结果[5]进行对比分析，PGA 放大系数（M PGA）随高程的变化如图7所示.M PGA为坡体某点PGA与坡脚处PGA比值，表示边坡某点的加速度放大倍率.如图7（a）所示，基于数值计算与模型试验结果可知，顺层边坡M PGA随着高程增加而增加，这表明高程对边坡的地震动力响应具有放大效应.但是，M PGA的增加趋势表现出明显的非线性特征，这是由于地震波在坡内传播时，在软弱夹层附近出现了折射与反射现象，导致边坡高程放大效应出现非线性变化特征.如图7（b）所示，数值计算与模型试验结果表明，反倾边坡的M PGA与高程具有正相关关系，随高程增加而逐渐增加.但是，与顺层边坡相比，反倾边坡的增加趋势表现出弱非线性特征，这说明不同软弱夹层类型对边坡的高程放大效应及其增加趋势的影响程度不同.此外，由图7可知，相同条件下2个模型的坡表M PGA大于坡内，说明坡表的放大效应较大，即层状边坡动力响应具有明显的趋表放大效应.此外，相同高程条件下坡表与坡内测点的M PGA比值如图8所示.由图8可知，顺层边坡坡表与坡内测点M PGA比值整体上为1.05~1.23，反倾边坡为1.03~1.16，这表明顺层边坡的趋表放大效应更明显.由图7可知，基于数值计算得到的层状边坡放大系数与振动台试验结果湖南大学学报（自然科学版）2021年116及变化规律相似，这说明数值计算与模型试验结果相吻合.1.00.80.60.40.20x ，坡表x ，坡内x ，坡表（试验）x ，坡内（试验）0.951.051.151.251.351.451.55M PGA（a ）顺层边坡1.00.80.60.40.20x ，坡表x ，坡内x ，坡表（试验）x ，坡内（试验）0.971.021.071.12M PGA（b ）反倾边坡图7输入0.1g 水平WE 波时边坡M PGA 随高程变化Fig.7M PGA change of slopes with elevation when input0.1g horizontal WE wave1.251.201.151.101.051.000.20.40.60.8 1.0x ，反倾z ，反倾x ，顺层z ，顺层相对高程图8输入0.1g WE 波时层状边坡坡表与坡内M PGA 比值Fig.8Ration of M PGA between the surface and interiorof layered slopes when input 0.1g WE wave地形地质因素对层状边坡动力响应影响机理如下.当地震波在边坡内传播时，由于软弱夹层的存在使地震波的传播介质出现较大的变化，导致在软弱夹层附近出现波的反射或折射现象，使波出现吸收或叠加效应，进而造成坡内的动力响应出现放大或削弱效应.此外，边坡趋表放大效应是由于当地震波到达坡表时，坡表作为自由面使地震波出现快速放大效应，导致坡表的动力放大效应明显大于坡内.在2008年汶川地震和2013年芦山地震中，坡表放大效应得到了验证，在大量岩质边坡坡表附近的破坏程度远大于坡内[18-19].2.3地震动参数的影响地震动参数与岩质边坡的地震响应特征密切相关.为研究地震动幅值对层状边坡动力响应的影响，选取坡表测点A1、A3、A5和A7，测点的M PGA 随地震动强度的变化如图9和图10所示.由图9和图10可知，顺层及反倾边坡的M PGA 随地震动强度的增加而逐渐增加，例如0.1g 、0.2g 、0.3g 和0.4g 水平地震力作用下顺层边坡A3的M PGA 分别为1.04、1.14、1.29和1.33；反倾边坡的M PGA 分别为1.02、1.07、1.09和1.11.表明地震波幅值对层状边坡的动力响应具有明显的放大效应，这与振动台试验分析结果相吻合[5].0.10.20.30.41.51.41.31.21.11.0A1A7A5A3地震动幅值/g （a ）输入水平WE 波1.41.31.21.11.00.10.20.30.4A1A7A5A3地震动幅值/g（b ）输入垂直WE 波图9顺层边坡的M PGA 随地震动幅值的变化规律Fig.9Change rule of M PGA of bedded slope withthe ground motion amplitude此外，由图9可知，水平地震力作用下顺层边坡的M PGA 大于垂直地震力作用下顺层边坡的M PGA ，例如水平及垂直向0.1g 地震力作用下A7的M PGA 分别为1.34和1.13.图10表明，水平地震力作用下反倾边坡的放大效应较大，例如水平及垂直向0.3g 地震力作用下测点A5的M PGA 分别为1.16和1.09.由此宋丹青等：地震作用下层状岩质边坡动力响应第5期117可知，水平地震力下顺层及反倾边坡动力放大效应分别约为垂直地震力的1.15~1.25倍和1.05~1.1倍.因此，对于层状边坡而言，水平地震力作用下的地震放大效应大于垂直地震力作用下的地震放大效应，并且顺层边坡的水平地震力的放大效应比反倾边坡更为明显.0.10.20.30.41.281.211.141.071.00A1A7A5A3地震动幅值/g （a ）输入水平WE 波0.10.20.30.41.151.121.091.061.031.00A1A7A5A3地震动幅值/g （b ）输入垂直WE 波图10反倾边坡的M PGA 随地震动幅值的变化规律Fig.10Change rule of M PGA of toppling slope withthe ground motion amplitude2.4软弱夹层类型的影响为研究软弱夹层类型对岩质边坡地震响应的影响，以输入0.1g 水平及垂直向WE 波为例，2个模型坡内及坡表的M PGA 如图11所示.图11（a ）表明，顺层边坡坡表的M PGA 明显大于反倾边坡，水平及垂直地震力作用下顺层边坡坡表的M PGAmax 分别约为反倾边坡的1.2和1.1倍.例如水平地震力作用下顺层及反倾边坡坡顶处A7的M PGA 分别约为1.34和1.11.此外，由图11（b ）可知，水平及垂直地震力作用下顺层边坡坡内的M PGAmax 分别约为反倾边坡的1.16和1.07倍.由此可知，顺层边坡的地震放大效应大于反倾边坡，特别是水平向地震力作用下顺层边坡坡表的放大效应明显大于反倾边坡.与反倾软弱夹层相比，顺向软弱夹层对岩体的放大效应更为明显，整体上顺层边坡的动力放大效应约为反倾边坡的1.1~1.2倍.这是由于地震波通过软弱夹层时将出现波的折射与反射效应，软弱夹层类型不同将直接导致对地震波在坡内的传播特性的影响差异，进而使顺层及反倾边坡的地震放大效应出现明显的差别.1.41.31.21.11.00.20.40.60.81.0x ，反倾边坡z ，反倾边坡x ，顺层边坡z ，顺层边坡相对高程（a ）坡内1.31.21.11.00.90.20.40.60.8 1.0x ，反倾边坡z ，反倾边坡x ，顺层边坡z ，顺层边坡相对高程（b ）坡表图11输入水平及垂直向0.1g WE 波时边坡M PGA 变化Fig.11M PGA change of slopes when input horizontaland vertical 0.1g WE wave3地震作用下层状边坡变形机制分析为研究地震作用下软弱夹层对层状边坡动力变形机制的影响，以输入0.1g 水平及垂直向WE 波为例，顺层及反倾边坡的应力分布见图12和图13.由图12（a ）和图13（a ）可知，水平地震力作用下2个边坡的应力分布具有明显的层状分布特征，尤其是最上层软弱夹层以上的表层坡体，其应力值明显大于下部坡体，这表明软弱夹层对边坡的应力分布具有控制性作用.地震作用下由于表层坡体与下部坡体的应力值出现了较大的相移，将导致边坡的动力破坏首先从表层坡体开始出现剪切变形.由图12（b ）和图13（b ）可知，垂直地震力作用下软弱夹层及坡顶处的应力值明显大于边坡坡体区域，这说明垂直地震力作用下坡体的变形主要出现在软弱夹层中，由于坡内岩体与软弱夹层的变形具有较大的差异，使坡体在P 波作用下产生不均匀沉降，导致软弱夹层与岩体出现变形，为滑移带的形成提供有利条件.湖南大学学报（自然科学版）2021年118Contour of XX-StressCalculated by：Volumetric Averaging3.7606E+042.5000E+040.0000E+00-2.5000E+04-5.0000E+04-7.5000E+04-1.0000E+05-1.2500E+05-1.5000E+05-1.7500E+05-2.0000E+05-2.2500E+05-2.4964E+05（a）水平地震力Contour of ZZ-StressCalculated by：Volumetric Averaging3.0976E+042.5000E+040.0000E+00-2.5000E+04-5.0000E+04-7.5000E+04-1.0000E+05-1.2500E+05-1.5000E+05-1.7500E+05-2.0000E+05-2.2500E+05-2.5000E+05-2.7500E+05-3.0000E+05-3.2500E+05-2.4290E+05（b）垂直地震力图12输入0.1g WE波顺层边坡应力分布Fig.12Stress distribution of bedded slopewhen input0.1g WE waveContour of XX-StressCalculated by：Volumetric Averaging3.4600E+042.5000E+040.0000E+00-2.5000E+04-5.0000E+04-7.5000E+04-1.0000E+05-1.2500E+05-1.5000E+05-1.7500E+05-2.0000E+05-2.2500E+05-2.4707E+05（a）水平地震力Contour of ZZ-StressCalculated by：Volumetric Averaging2.7606E+042.5000E+040.0000E+00-2.5000E+04-5.0000E+04-7.5000E+04-1.0000E+05-1.2500E+05-1.5000E+05-1.7500E+05-2.0000E+05-2.2500E+05-2.4964E+05（b）垂直地震力图13输入0.1g WE波反倾边坡应力分布Fig.13Stress distribution of toppling slopewhen input0.1g WE wave振动台试验中层状边坡的地震破坏过程如图14所示[5].结合图12~图14可知，地震力较小时，层状边坡的表层坡体首先出现局部的变形破坏，并随着地震幅值增加，边坡的变形破坏逐渐向深部扩展；同时可以发现，软弱夹层作为潜在的滑移面，对层状边坡的变形破坏特征具有控制性作用.由此可知，模型试验的边坡破坏过程与本文的分析结果相一致.本文基于数值计算的加速度响应及应力分布特征，难以分析层状边坡的地震破坏过程，但可以较好地反映层状边坡的地震变形特征，为研究其破坏模式提供参考.破坏区域破坏区域破坏区域局部破坏水平裂缝张拉裂缝0.6g0.3g原始坡面0.4g（a）顺层边坡破坏区域破坏区域水平裂缝局部破坏水平及垂直裂缝0.2g0.4g0.6g坡顶震碎破坏区域（b）反倾边坡图14振动台模型试验层状边坡地震破坏过程[5]Fig.14Seismic failure process of layered slopesduring shaking table model tests4结论采用数值计算方法研究了顺层及反倾边坡的地震动力响应特征，可得到如下结论：1）地震作用下层状边坡的动力响应特征具有明显的高程及坡表动力放大效应，边坡的M PGA沿高程增加而增加，在坡顶处达到最大值.与反倾边坡相比，顺层边坡的高程放大效应表现出强烈的非线性增加特征；坡表的M PGA明显大于坡体内部，顺层边坡的趋表放大效应更为明显.2）地震动幅值及方向对层状边坡的地震放大效应具有影响.顺层及反倾边坡的放大效应整体上随着地震动幅值增加而增加，水平地震力作用下层状边坡的地震放大效应大于垂直地震力的放大效应，水平地震力作用下顺层及反倾边坡的M PGA分别约为宋丹青等：地震作用下层状岩质边坡动力响应第5期119垂直地震力作用下的1.15~1.25倍和1.05~1.1倍. 3）软弱夹层与层状边坡的波传播特征及动力响应具有密切关系.软弱夹层通过对边坡内的地震波产生反射及折射效应，使坡内的地震波传播特征具有局部的放大效应，顺层边坡的地震放大效应大于反倾边坡，顺层边坡的地震放大效应约为反倾边坡的1.1~1.2倍.软弱夹层对层状边坡的地震破坏模式具有重要的影响，软弱夹层为潜在的滑移面.参考文献［1］CHEN Z，SONG D Q，HU C，et al.The September16，2017，Linjia-bang landslide in Wanyuan County，China：preliminary investigationand emergency mitigation［J］.Landslides，2020，17（1）：191—204.［2］刘树林，杨忠平，刘新荣，等.频发微小地震作用下顺层岩质边坡的振动台模型试验与数值分析［J］.岩石力学与工程学报，2018，37（10）：2264—2276.LIU S L，YANG Z P，LIU X R，et al.Shaking table model test andnumerical analysis of the bedding rock slopes under frequent micro-seismic actions［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engi-neering，2018，37（10）：2264—2276.（In Chinese）［3］LIN P，LIU X L，HU S Y，et rge deformation analysis of a high steep slope relating to the Laxiwa Reservoir，China［J］.Rock Me-chanics and Rock Engineering，2016，49（6）：2253—2276.［4］SONG D Q，CHE A L，CHEN Z，et al.Seismic stability of a rock slope with discontinuities under rapid water drawdown and earth-quakes in large-scale shaking table tests［J］.Engineering Geology，2018，245：153—168.［5］FAN G，ZHANG J J，WU J B，et al.Dynamic response and dynamic failure mode of a weak intercalated rock slope using a shaking table ［J］.Rock Mechanics and Rock Engineering，2016，49（8）：3243—3256.［6］DU H，SONG D Q，CHEN Z，et al.Prediction model oriented for landslide displacement with step-like curve by applying ensembleempirical mode decomposition and the PSO-ELM method［J］.Jour-nal of Cleaner Production，2020，270：122248.［7］LIU H，XU Q，LI Y，et al.Response of high-strength rock slope to seismic waves in a shaking table test［J］.Bulletin of the Seismologi-cal Society of America，2013，103（6）：3012—3025.［8］SONG D Q，CHEN Z，CHAO H，et al.Numerical study on seismic response of a rock slope with discontinuities based on the time-fre-quency joint analysis method［J］.Soil Dynamics and EarthquakeEngineering，2020，133：106112.［9］胡训健，卞康，李鹏程，等.水平厚层状岩质边坡地震动力破坏过程颗粒流模拟［J］.岩石力学与工程学报，2017，36（9）：2156—2168.HU X J，BIAN K，LI P C，et al.Simulation of dynamic failure pro-cess of horizontal thick-layered rock slopes using particle flow code ［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2017，36（9）：2156—2168.（In Chinese）［10］LIU G W，SONG D Q，CHEN Z，et al.Dynamic response character-istics and failure mechanism of coal slopes with weak intercalatedlayers under blasting loads［J］.Advances in Civil Engineering，2020，2020：1—18.［11］FAN G，ZHANG L M，LI X Y，et al.Dynamic response of rock slopes to oblique incident SV waves［J］.Engineering Geology，2018，247：94—103.［12］朱仁杰，车爱兰，严飞，等.含贯通性结构面岩质边坡动力演化规律［J］.岩土力学，2019，40（5）：1907—1915.ZHU R J，CHE A L，YAN F，et al.Dynamic evolution of rock slopewith connective structural surface［J］.Rock and Soil Mechanics，2019，40（5）：1907—1915.（In Chinese）［13］LIU C，LIU X L，PENG X C，et al.Application of3D-DDA integrat-ed with unmanned aerial vehicle-laser scanner（UAV-LS）pho-togrammetry for stability analysis of a blocky rock mass slope［J］.Landslides，2019，16（9）：1645—1661.［14］SUN H，LIU X L，ZHU J B.Correlational fractal characterisation of stress and acoustic emission during coal and rock failure under mul-tilevel dynamic loading［J］.International Journal of Rock Mechanicsand Mining Sciences，2019，117：1—10.［15］YU Y，WANG E Z，ZHONG J W，et al.Stability analysis of abut-ment slopes based on long-term monitoring and numerical simula-tion［J］.Engineering Geology，2014，183：159—169.［16］燚孙朝，陈从新，郑允，等.岩质反倾边坡复合倾倒破坏分析［J］.湖南大学学报（自然科学版），2020，47（1）：130—138.SUN C Y，CHEN C X，ZHENG Y，et al.Analysis of anti-dip rockslopes against composite toppling failure［J］.Journal of Hunan Uni-versity（Natural Sciences），2020，47（1）：130—138.（In Chinese）［17］SONG D Q，CHEN Z，KE Y T，et al.Seismic response analysis of a bedding rock slope based on the time-frequency joint analysismethod：a case study from the middle reach of the Jinsha River，Chi-na［J］.Engineering Geology，2020，274：105731.［18］XU C，XU X W，SHYU J B H.Database and spatial distribution of landslides triggered by the Lushan，China M W6.6earthquake of20April2013［J］.Geomorphology，2015，248：77—92.［19］HUANG R Q，LI W L.Analysis of the geo-hazards triggered by the 12May2008Wenchuan Earthquake，China［J］.Bulletin of Engi-neering Geology and the Environment，2009，68（3）：363—371.湖南大学学报（自然科学版）2021年120。

地震作用下岩质边坡稳定性分析

地震作用下岩质边坡稳定性分析作者：陈五一来源：《世界家苑·学术》2017年第05期摘要：地震作用下，岩质边坡的稳定性受到多种因素的影响。

坡高、坡度和结构面等内在因素是岩质边坡稳定的关键，水等外部因素会加速边坡的失稳。

在地震作用下，地震力和水的耦合加剧了岩质坡体内结构面的扩展和贯通，同时各种结构面或裂隙内的水增加了坡体的下滑力，降低了坡体的稳定性。

本文主要讲述地震作用下影响岩质边坡稳定性的相关因素及其破坏形式。

关键词：地震作用；岩质边坡；结构面0引言我国是多地震国家，自上世纪以来出现过多次强烈地震。

根据近几十年的地震次数和地震烈度分析，我国发生的地震有增大的趋势，并且有震源浅，强度大，频率高的特点，并主要集中在中西部地区。

同时我国又是一个多山国家，特别是在西南地区有众多的岩质边坡，在工程建设过程中会遇到各种类型的岩质边坡工程。

近年来，随着岩土工程规模的不断扩大，在施工过程中所遇到的岩土工程问题不断增加，影响岩质边坡稳定的因素也逐渐增加。

1岩体结构类型岩体由岩块和岩块周围的结构面组成，且岩体的各项异性特征明显。

由于完整岩块和复杂结构面网络的组合关系，岩体内部的物质连续性被极大破坏，使得岩体的强度远小于完整岩块的强度。

因此，岩体内部原生结构面的变形、错动及内部裂隙的扩展贯通是边坡破坏的主要因素。

岩体中的结构面的存在，导致岩体被结构面划分为大小不同的众多结构体，使得岩质边坡具有各向异性、非连续性和非均质性。

岩体中宏观软弱面状况决定了岩体的力学行为和变形破坏。

2岩质边坡变形破坏模式岩质边坡的变形方式主要有蠕滑、拉裂、弯曲和塑流四种方式，不同的岩体结构及变形模式会产生不同破坏形态。

岩质边坡失稳破坏方式主要有滑坡和崩塌。

当地震波通过岩体时，由于岩体内结构面的存在，岩体中会产生复杂的反射和折射现象。

反射拉伸波导致岩体出现受拉破坏，引起边坡体下滑力增大，岩体抗剪强度降低，边坡发生剪切破坏。

地震惯性力导致边坡中出现弯折，如果坡体内存在较大孔隙水压力就会造成边坡发生塑性流动，二者的共同作用会造成边坡发生滑动破坏。

地震荷载作用下岩质边坡动力响应分析

取３４ｍ，４Ｙ轴正方向为垂直河谷指向边坡方向取２４５Ｚ轴正向为垂直于ｙ平面竖直向上．３．ｍ，地基
滑动，从而使得在垂直滑动方向上的应力变形具有对称性，为了研究岩块在动力荷载下的摩擦接触面
度达到４以上。０ｍ
４结语
两种工况下典型节点的加速度时程曲线如图６
所示。工况 Ⅱ情况下典型节点的加速度响应都比工
况Ｉ情况下的要剧烈，同时。加速度相应于材料强度密切相关，材料强度越高，速度响应越大。从计算加结果可以看出，节点３０１３到节点５１５３的材料强度
地震荷载采用非线性时程曲线法对上述两种工况进行计
ｄＡ≥ ０ｄ０Ｘ・
式中的第１２式表示滑动条件；４式为完全、第黏着条件，Ｆ０时，Ａ０则出Ｆ，当＜ｄ＝，Ｏ节理间的相对
切向位移为零。当Ｆ０时，触处开始发生相对滑－接动；由于＝，则有：Ｓ一ＡＩｄｉｄ丑＝ｂ
・
（）地震荷载作用下，工况 Ⅱ的加速度响１在应、位移响应在数值和波形变化上都比工况Ｉ剧烈，况 Ⅱ最大加速度响应达到２３／：加速度工．５ｍｓ。响应与材料强度相关，料强度越低．速度响应材加
－
算。计算中地应力按自重应力考虑。计算输入波采

地震作用下节理岩质边坡的动力稳定性分析

地震作用下节理岩质边坡的动力稳定性分析王泉伟;杜朋召;张涛;刘建磊【摘要】Based on discrete mathematics, the slope is dispersed lots of sub-regions. For researching dynamic stability of jointed rock slope, strength reduction method based on DEM is applied. The equilibrium condition is estimated based on convergence property of key points'displacement-time curve in every sub-region. Through analyzing the laws of the slope's seismic response, the results show that the sliding surface position and the safety factor determined by the method are proved reasonable. To analysis the characteristics of slope deformation and failure, the method above is applied to the stability analysis of a jointed rock slope under earthquake action. The study shows that the deformation and failure of slope has a shallow surface dynamic effect, which is reflected in many slope disasters of Wenchuan earthquake region. Consequently, the analysis on the mechanism of slope's shallow surface dynamic effect can provide a ref-erence for the prevention of jointed rock slope.%基于离散数学的思想,将边坡离散为众多子区域,利用离散元强度折减法,以子区域特征点的位移时程曲线是否收敛作为岩体的失稳判据,研究节理岩质边坡的动力稳定性.通过分析边坡的动力响应规律,验证了由该方法确定的边坡滑面位置及安全系数是合理的.在此基础上,以某大型节理岩质边坡为例,分析了地震作用下边坡的变形破坏特征.计算结果表明,边坡的变形破坏存在浅表层动力效应,该效应在汶川震区边坡震害中多有体现.通过分析边坡浅表层动力效应的产生机理,为节理岩质边坡的防护提供一定的参考.【期刊名称】《华北水利水电学院学报》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】5页(P63-67)【关键词】边坡工程;节理岩质边坡;地震;动力稳定性;离散元;强度折减法【作者】王泉伟;杜朋召;张涛;刘建磊【作者单位】黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】P642近年来，随着我国西部大开发战略的实施，西部水利水电工程的数目越来越多，规模越来越大.但西部地区区域地质构造复杂,活动断裂发育，是高烈度地震的多发区域，区内存在11个8.5级、45个8级、208个7.5级和478个7级潜在震源区[1].处于西部高山峡谷中的水利水电工程岩质边坡，具有坡体高陡、坡型多变、岩体结构复杂、节理裂隙发育等特点[2].在地震作用下，节理岩质边坡的变形破坏较天然状况时更为严重，对水利水电工程的安全运营威胁更大，已成为亟待解决的重大工程问题.郑颖人等[3]提出利用有限元强度折减法，对岩土体折减后的抗拉、抗剪强度进行动力计算，根据关键点位移曲线的变化趋势来分析边坡稳定性；李海波等[4]在研究地震作用下顺层岩质边坡稳定性时，结合离散元强度折减法，以关键点位移时程曲线是否收敛为依据判断边坡的临界状态，确定边坡动力稳定系数.但采用有限元分析时，折减系数及关键点位移曲线的拐点不易判断；对于节理岩质边坡，地震作用下边坡的破坏范围及滑动面的位置仍无法准确确定.为此，本文尝试基于离散数学的思想，将边坡离散为众多小的子区域，以每个子区域的形心或特征点的位移时程曲线作为研究对象，通过分析地震作用下各子区域的变形特征，来确定边坡整体的变形破坏规律.同时，将强度折减法与离散元动力计算相结合，以位移时程曲线是否收敛作为岩体的失稳判据，通过分析不同折减系数下各子区域特征点的时程曲线，来确定边坡的变形破坏范围及动力安全系数.运用上述方法对某大型节理岩质边坡进行动力分析，总结地震作用下节理岩质边坡的变形破坏机理.1.1.1 岩体模型岩体模型取水平宽度为100 m，高度为80 m.其中，坡高为50 m、坡度为45°.岩体中取一组节理，节理倾角为30°.将模型部分离散为边长为2 m的子区域，如图1所示.将模型顶部第1排子区域记为监测线L1，监测线靠近坡面的第1个点为L11.1.1.2 计算模型及参数数值模拟中，岩石材料采用理想弹塑性模型，屈服准则采用Mohr-Coulomb强度准则；结构面选用面接触的Coulomb滑动模型.模型岩石材料和结构面的物理力学指标分别见表1和表2.1.1.3 地震波输入在模型底面施加余弦剪切应力波，其加速度时程方程为式中：振幅λ取1.25 m/s2，相当于Ⅶ度区的地震加速度振幅；频率f取4 Hz，地震持续时间t取1 s，计算时间为2 s.模拟选用三角形单元，网格尺寸取1 m.采用局部阻尼，阻尼系数α为0.125.模型左右两边选用自由边界，模型底部施加黏性边界.1.2.1 强度折减前对模型进行动力计算，得到各监测点的位移时程曲线，如图2所示.不同高度距坡面距离相同点的位移如图3所示.由于模型影响深度有限，边坡深部的检测点对结果的意义不大，故每排选取5~6个代表性监测点进行研究.从图2和图3中可以看出：1)在地震作用期间，模型各监测点位移曲线上下波动，质点在剪切应力波作用下左右振荡；2)地震作用结束后，模型各监测点位移保持恒定，变形不再增加，表明边坡整体处于稳定状态；3)地震作用结束后，模型同一监测线上由内向外各监测点位移逐渐增加，边坡水平放大效应显著，且放大效应主要集中在坡面附近一定范围内；4)地震作用结束后，模型中距坡面距离相同的各监测点的位移随高程的增加而增大，高程放大效应明显.上述计算结果与地震作用下边坡的变形规律基本一致，由此表明模型计算结果是合理、正确的.1.2.2 强度折减后对模型岩体参数进行等比例折减，当折减系数为1.16时，通过动力计算，得到模型中各监测点的位移时程曲线，如图4所示.折减后边坡变形破坏区域，如图5所示.从图4和图5中可以看出：1)模型岩体参数折减后，在地震作用下，模型部分监测点位移时程曲线不收敛，岩体位移随时间持续增加，表明岩体已失稳破坏；2)模型监测线L1中不收敛曲线数目为3，监测线L2、L3、L4、L5的数目分别为2、2、1和1，由此可以确定边坡的变形破坏范围及滑动面；3)岩体折减系数为1.16时，边坡在地震作用下发生整体失稳破坏，表明模型动力安全系数为1.16.以黄河上游某大型水利水电工程边坡为研究对象，边坡位于电站右岸坝前石门沟上游—双树沟范围内，距大坝500~1 300 m.坝址区为典型的深切“V”字型河谷地貌，蓄水前边坡地段水面高程约为2 250 m，坡顶平台前缘高程约为2 950 m，相对高差700 m.边坡上陡下缓，自然坡度为40°~50°.边坡基岩出露，主要为中生代印支期花岗岩，由表及里依次分为散体带、碎裂带、块裂带和原岩.由于复杂的地质构造背景和河谷演化历史，两岸岩体浅表层改造强烈，边坡区域存在大量的结构面.其中Ⅱ、Ⅲ级断裂结构面共10条，延伸长度约50~200 m，如LF1、Hf104等；Ⅳ、Ⅴ级结构面数目众多，分布广泛，主要有4组对边坡岩体变形破坏起控制作用的节理、裂隙，其在边坡岩体中的分布如图6所示.实测地应力资料表明，坝址区地应力在400 m深度范围内为20~30 MPa，在河床部位可达50 MPa以上，为高地应力区.坝址区地震基本烈度为Ⅶ度，设计地震烈度为Ⅷ度，100年超越概率2%的基岩地震动峰值加速度为0.23 g.对于边坡Ⅱ、Ⅲ级断裂结构面，在模型中直接模拟；对于Ⅳ、Ⅴ级随机结构面，在模型中采用网络模拟.边坡结构面网络模拟结果如图7所示[5].综合现场及室内试验，并结合相关工程经验，边坡岩体及结构面的力学参数取值见表3和表4.对边坡进行动力计算时，模型左右施加自由场边界，底部施加黏性边界；选取美国EL CENTRO地震波作为动力输入条件，并对其进行低通滤波和基线校正处理，以使速度与位移变数在最终时刻归零或基本归零，生成合理的加速度波形，如图8所示.由于EL CENTRO地震波的能量主要集中在前30 s，30 s后地震加速度基本趋于0 g.因此，边坡动力计算时，地震持续时间取30 s.边坡的动力计算结果显示，在地震作用的初始阶段，边坡内部的潜在滑动面尚未贯通，边坡的变形破坏以表层岩体局部掉块、垮塌为主；随着地震持续时间的增加，岩体内部的结构面逐渐张开、延伸，最终形成贯通滑面，导致边坡产生滑坡或崩塌破坏；边坡的变形破坏具有渐进性.通过分析边坡各子区域关键点的位移时程曲线，得到边坡在地震作用下的变形破坏区域，如图9所示.从图9中可以看出，地震作用30 s后，边坡变形破坏区域主要集中在边坡表层的散体区和碎裂区，即边坡的浅表层区域.文中将这种现象称为地震作用下节理岩质边坡变形破坏的浅表层动力效应，该现象在汶川震区边坡震害中多有体现[6].地震作用下，节理岩质边坡浅表层动力效应机理主要包括以下3个方面：1)边坡内部不存在显著的软弱面，即不存在确定性的滑动面.因此，在地震作用下，边坡岩体难以产生沿某一贯通滑面的整体动力失稳，岩体的变形破坏是一个随地震作用而渐进损伤的过程.2)边坡浅表层岩体内节理、裂隙发育，完整性差，而边坡内部岩体节理、裂缝的发育程度较低，完整性较好；由于地震波在完整岩石内传播速度快，在破碎岩体中传播速度减慢，导致边坡浅表层与坡体内部岩体间的不协调运动，从而在边坡浅表层岩体中产生往复的剥离拉应力.在这种力的作用下，边坡浅表层岩体损伤加剧，岩体内部的结构面逐渐张开、延伸，最后形成贯通性滑动面，导致边坡浅表层岩体失稳破坏.3)边坡浅表层破碎岩体的自振频率相对于内部完整岩体较小，而自然地震的地震波能量主要集中在低频范围内，因此，边坡浅表层岩体的共振效应相对内部岩体更加强烈.同时，边坡浅表层岩体强度相对较低，由此导致边坡浅表层成为地震作用下岩体变形破坏的主要区域.通过分析边坡的动力响应规律可知，将边坡离散为众多子区域，以子区域特征点的位移时程曲线是否收敛作为岩体的失稳判据，并结合离散元强度折减法，能够准确确定边坡的破坏范围及滑面位置，得到合理的边坡动力安全系数.某大型节理岩质边坡的动力分析结果显示：在地震作用下，边坡的变形破坏具有显著的渐进性特征；随地震持续时间的增加，岩体内部的结构面逐渐张开、延伸，最终形成贯通滑面，导致边坡产生滑坡或崩塌破坏.地震作用下，节理岩质边坡的变形破坏存在浅表层动力效应，该现象在汶川震区边坡震害中多有体现，文中分析了边坡浅表层动力效应的机理，为节理岩质边坡的防护提供一定参考.【相关文献】[1]胡聿贤．地震工程学:水利水电工程卷[M]．北京：地震出版社，2006．[2]黄润秋．岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制[J]．岩石力学与工程学报，2008，27(8)：1525-1544．[3]郑颖人,叶海林,黄润秋，等．边坡地震稳定性分析探讨[J]．地震工程与工程振动，2010，30(2)：173-180．[4]李海波,肖克强,刘亚群．地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析[J]．岩石力学与工程学报，2007，26(12)：2385-2394．[5]杜朋召,刘建,韩志强，等．基于复杂结构精细描述的岩质高边坡稳定性分析[J]．岩土力学，2013，34(S1)：393-398．[6]蒋良潍,姚令侃,胡志旭，等．地震扰动下边坡的浅表动力效应与锚固控制机理试验研究[J]．四川大学学报(工程科学版)，2010，42(5)：164-174．。

强震作用下反倾岩质边坡地震响应与变形破坏机理研究

-1-
中国地震局工程力学研究所硕士学位论文
1.2
反倾岩质边坡的研究现状
检索的已有文献表明，科研和工作技术人员通过工程地质调查、室内物理模型试验和数值模拟等方法对反倾岩质边坡破坏模式、稳定性情况 [23][24] 和防治对策进行了大量的研究，为不少的具体工程提供了技术指导，总结出不少有价值的规律，为进一步研究和工程服务提供了良好的基础。（ 1）工程地质调查方面，主要是通过对工程场地的地质条件和岩体结构特征进行调查，然后运用不同的分析方法进行分析，最后给出有效的支护与治理方案。如，黄润秋、严明等从工程地质的角度入手，结合对雅若江普斯罗沟河段反倾岩质边坡下切过程的分析及数值模拟，阐明了裂缝的形成机理，从而为反倾岩质高边坡的稳定性评价及其工程适宜性分析提供了地质依据 [14]；任清平、陈从新等对京珠国道粤境北段进行详细的地质调查，根据这一地段的反倾边坡岩体的地质特征以及失稳坡体的几何物理特征，对其附近坡段边坡变形发展过程进行了分析，从而确定了整个边坡不同发展阶段的优先变形模式，并对失稳坡段岩体破幸福对凤滩水电站坝址酉水中下游的凤滩峡谷进水口处反倾岩质边坡，进行了详细的工程地质调查，并设立监测点为边坡开挖提供了理论依据和开挖时可能的加固方案 [17]；吴利彬、季征通过分析皖南山区，汤屯高速公路沿线大量高边坡，特别是总结了一大批反倾高边坡的边坡岩体构造特征，得到了汤屯高速公路沿线边坡稳定性的报告，并最终给出边坡的支护方案 [34][33] 。然而，工程实践中只是通过工程地质条件和岩质边坡的特征，定性分析判断了边坡的破坏形式及稳定性的研究，尚难以为支护和治理方案提供准确的依据。（ 2）室内物理模型试验方法是进行边坡稳定性和破坏机理研究的重要方法，在满足相似律的条件下，能够较真实直观地反映岩土边坡的薄弱环节及渐进破坏机理和稳定性程度，便于直接判断边坡的稳定性，同时也如左保成、陈从新等以京珠高速是对各种数值模拟结果的检验和对照 [19]。公路粤境段某边坡原型通过室内物理力学模型试验研究发现，倾倒变形折断破坏是反倾边坡主要破坏形式，破坏首先发生在坡顶；岩层强度和厚度是影响边坡稳定性的重要因素，岩层倾角对反倾边坡的破坏影响不大 [47]；蔡国军、裴钻采用底摩擦试验模拟反倾边坡的在不同开挖坡比条件下的变形和破坏，直观地显示了边坡变形、破坏地演变过程，便于分析变形过程中由变形引起地应力重分布情况及松弛区范围 [5]；蔡国军、黄润秋等采用物理和数值模拟方法，研究边坡在不同开挖坡比 (坡角 )情况下边坡变形破裂响应，重点探讨了不同开挖坡角对边坡变形破裂范围的影响、变化规律以及变形失稳模式等，亦为工程边坡稳定性评价及支护措施的决策提供依 [6] 据；卢增木、左保成利用相似理论建立地质力学模型，研究反倾层状边坡岩体的变形破坏机制 [16] ；郝建斌、门玉明结合黄河黑山峡大柳树坝址

地震作用下岩质边坡动力响应分析

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ３一ＤｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｒｏｃｋｓｌｏｐｅｉｎｉｇｒｈｔｂａｎｋａｒｅａｏｆＤａｇａｎｇｓｈａｎＤａｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｙｐｉｃａｌｐｒｏｉｆｌｅｏｆ
Ｖ－Ｖｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ（ａ）ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃ
ｗｉｔｈａｒａｎｇｅ０ｆ — １．７￣１８４ＭＰａｂａｓｉｃａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｌｏｐｅｄｅｐｔｈ；ａｎｄ（ｃ）ｔｈｅｓｌｏｐｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
关键词：岩质边坡；动力响应；特征；时程分析法；非线性有限元法
ＤｙｎａｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＲｏｃｋＳｌｏｐｅｕｎｄｅｒＥａｒｔｈｑｕａｋｅ
ＬＩＰｅｎｇ，ＨＥＪｉａｎｇｄａ，ＸＩＥＨｏｎｌｉ

上软下硬地层边坡地震动载下稳定特性的拟静力分析方法

上软下硬地层边坡地震动载下稳定特性的拟静力分析方法李静;王鸣涛;刘成禹;吴波【摘要】结合强度折减法思想，并考虑到上软下硬地层边坡特点，基于拟静力法，对地震作用下的上软下硬地层边坡稳定性进行分析。

采用正交试验和极差分析法，比较坡高H、坡角β、上部地层厚度h和软硬地层参数对不同强度地震下的上软下硬地层边坡稳定性的影响。

当H、β、h一定，而上部地层内摩擦角ϕs、黏结力cs及水平地震作用系数kH在一定范围内取值时，研究这3个参数变化对上软下硬地层边坡稳定性的影响，并分析了上软下硬地层边坡的稳定性演化规律和破坏过程。

在H、β、h以及软硬地层参数一定时，分析kH和比例系数ξ的取值对上软下硬地层边坡稳定性的影响。

研究结果表明：β和h是影响地震作用下的上软下硬地层边坡稳定性的主要因素，其次是H；而且h的敏感度会随着地震强度的增强，进一步增大。

在不同H、β和地震强度下，边坡安全系数Fs与cs和ϕs近似成线性比例关系。

水平地震作用对安全系数影响最大，竖向地震作用次之。

%In combination with an idea of the strength reduction method,in consideration of the slope features of the soft top and hard bottom stratum,based on the pseudo-static method,an analysis was conducted on the slope stability of the soft top and hard bottom stratum under the roleof the seismic. An orthogonal test and extremum difference analysis method were applied to compare the slope height H ,slope angleβ,thicknes sh of top stratum and parameters of the soft and hard stratum affected to the slope stability of the soft top and hard bottom stratum under the different intensity seismic.When the H ,β and h werecertain,when an value selection was conducted on the internal frictionangleϕs and co-hesion c s of the top stratum as well as the horizontal seismic role coefficient kH ,the paper studied the three parameter variations affected to the slope stability of the soft top and hard bottom stratum and analyzed the slope stability evolution law and failure process of the soft top and hard bottom stratum. When the H ,βand h as well as the parameters of the soft and hard stratum were certain,the paper an-alyzed the value selection on the kH and proportional coefficientξ affected to the slope stability of the soft top and hard bottom stratum.The study results showed that theβ and h would be major factors affected to the slope stability of the soft top and hard bottom stratum under the seismic role and the H would be the second factor.The sensitivity of the h would be further increased with the seismic inten-sity enhanced.Under the different H ,β and seismic intensity,the slope safety coefficient F s and c s as well as ϕs would approximately be in a linear proportional relationship.The horizontal seismic role would have max influences to the safety coefficient and the vertical seismic role would be the second.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】7页(P52-58)【关键词】上软下硬地层边坡;地震;拟静力法;正交试验;安全系数【作者】李静;王鸣涛;刘成禹;吴波【作者单位】福州大学环境与资源学院，福建福州 350000; 福建工程学院土木工程学院，福建福州 350118;福建工程学院土木工程学院，福建福州 350118;福州大学环境与资源学院，福建福州 350000;福建工程学院土木工程学院，福建福州 350118【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4近年来，我国在山岭隧道、山区公路、堤坝工程建设中，常常会遇到复合地层边坡，即边坡由2种或2种以上物理力学特性不同甚至相差悬殊的地层组合而成。

岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制

为体统的研究首要对象。
２．２岩石高边坡稳定性系统分析的结构层次
岩石高边坡稳定性系统分析可以分为三个层次；山体稳
定分析；坡体稳定性分析；坡面稳定性分析。
２．３岩石高边坡稳定性系统的元素和环境的分析
（１）岩石高边坡的岩体结构。岩石高边坡的岩体结构是
１岩石高边坡发育动力理论研究
对岩石高边坡的研究主要是通过对地质现象进行观察和分析，了解其发育过程，以及这一过程中岩体内部的破裂行为、潜在的滑动面孕育、发展和破坏，从而为岩石高边坡稳定性的评价及其失稳预测提供理论依据。
岩石高边坡的失稳以及变形都是一个动态的过程，其表现为两个方面：表生改造和时效变形。表生改造是指在岩质高边坡形成过程中，随着应力释放，边坡岩体产生破裂、变形，适应新平衡状态的过程。边坡时效变形是指其过程是一个持续发展的过程，是逐渐孕育和演化的过程。从边坡进入累进性阶段，一直到边坡的最终破坏，这一过程称之为破坏发展阶段。岩石高边坡的失稳破坏是从表生改造经过时效变形，再到最终的破坏阶段的过程。
确保其是安全可靠的。（２
（２）对于复杂的边坡，特别是高边坡，以自然历史分析法、工程地质类比法为基础辅以力学计算、图解分析法（以赤平极射投影为基础）较为合理，用自然极限稳定坡的坡形、坡率、坡高、已发生的变形类型和规模、发生机制并反演出破坏时的岩土强度参数，变形类型、范围和边界条件，从而得出稳定系数和作用力大小。如：福建省一山区一岩质边坡，其受区域地质构造影响，区内节理裂隙发育，纵横交错，一般节理裂隙度小于ｌｍｍ，呈闭合一微张状，个别张开度２￣５ｒａｍ，裂隙间为钙质、硅质或铁质胶结充填。经地质测绘，其岩层节理、产状与边坡的相对关系见岩层产状见图ｌ结构面赤平极射投影图：其中：１．削坡前边坡坡向与坡角：２９５。Ｌ５９。；２．削坡后边坡坡向与坡角：２９５。／＿．６８。；３．节理裂隙产状：ｌ２。

强震作用下均质岩质边坡动力响应的振动台模型试验研究

ＳＨＡＫＩＮＧＴＡＢＬＥＴＥＳＴＳＴＵＤＹＯＦＨＯＭＯＧＥＮＥＯＵＳＲＯＣＫＳＬＯＰＥＭＯＤＥＬＵＮＤＥＲＳＴＲＯＮＧＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ
ＺＨＡＮＺｈｉｆａ① ＱＩＳｈｅｎｇｗｅｎ② ＨＥＮａｉｗｕ① ＺＨＥＮＧＢｏｗｅｎ② ＧＥＣｈｕａｎｆｅｎｇ①
（①ＣｈｉｎａＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８９）（②ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｈａｌｅＧａｓａｎｄＧｅｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９）
２７（５）詹志发等：强震作用下均质岩质边坡动力响应的振动台模型试验研究
９４７
ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔａｌｏｎｇｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｌｏｐｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｍｏｎｏｔｏｎｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒａｔｔｈｅｓｈｏｕｌｄｅｒｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｕｒｔｈｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｒｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｓｌｏｐｅｍｏｄｅｌｎｏｌｏｎｇｅｒｅｘｈｉｂｉｔｓａｔｙｐｉｃａｌａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｏｖｅｒａｌｌ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｉｎｐｕｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｈａｓａｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｄａｍａｇｅ．Ｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｒｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｏｎｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｓｌｏｐｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｈａｓｃｅｒｔａｉｎｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｏｃｋｓｌｏｐｅｕｎｄｅｒｓｔｒｏｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＵｎｄｅｒｓｔｒｏｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅ；Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｒｏｃｋｓｌｏｐｅｍｏｄｅｌ；Ｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔ；Ｇｒ�

地震作用下高边坡破坏的振动台试验

地震作用下高边坡破坏的振动台试验闫坤伐;卢建华;刘晓燕;周志军【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2016(013)012【摘要】通过振动台模型试验，探讨含软弱夹层结构面、不同坡面形态的高边坡破坏特征及破坏机理，分析地质条件、地震荷载对边坡破坏变形的影响。

试验结果表明：含泥化软弱夹层处易产生崩塌、滑移等失稳破坏现象。

其中凹坡破坏以坡肩崩塌、变坡线上部整体滑移为主，破坏模式主要为坡顶形成的拉裂缝带动坡肩滑出坡体的影响；凸坡破坏以变坡线附近崩塌为主，破坏模式主要为变坡线处拉裂缝带动变坡线分层界面出现剪出崩塌；凹坡较凸坡不稳定，振动强度越大边坡变形破坏越显著；频率越接近模型的自振频率，边坡破坏越严重；持时与地震动输入的总能量密切相关。

【总页数】9页(P2396-2404)【作者】闫坤伐;卢建华;刘晓燕;周志军【作者单位】长安大学特殊地区公路工程教育部重点试验室，陕西西安710643;陕西省审计厅，陕西西安710002;长安大学特殊地区公路工程教育部重点试验室，陕西西安710643;长安大学特殊地区公路工程教育部重点试验室，陕西西安710643【正文语种】中文【中图分类】TU393.3【相关文献】1.近断层脉冲地震作用下曲线梁桥振动台试验研究 [J], 苏鹏;陈彦江;闫维明2.岩质高边坡动力破坏机理的振动台试验研究 [J], 张伯艳;李德玉;王立涛;李春雷3.地震作用下锚索框架梁边坡的振动台模型试验研究 [J], 林翔;陈永明;杨肖年4.岩质高边坡动力破坏机理的振动台试验研究 [J], 张伯艳;李德玉;王立涛;李春雷;5.地震作用下饱和砂土中斜桩基础动力特性振动台试验研究 [J], 陈文龙;马建林;王吉;王蒙婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

强震作用下岩质高边坡动力特性

强震作用下岩质高边坡动力特性夏栋舟;刘建华;何忠明【摘要】Based on the research of fast Lagrangian analysis ofcontinua(FLAC3D), three-dimensional numerical model for high rock slope of Lixian-Xiaojin highway in Sichuan Province was established by adopting reasonable dynamic constitutive model, dynamic boundary and damping model. Through correcting the measured seismic wave originated from seismic station-Lixian Muka station in "5-12" Wenchuan earthquake with earthquake magnitude of 8.0 grade, the dynamic characteristics for high rock slope was studied by numerical simulation analysis. The results show that the slope roof mainly is in the form of "settlement" and slope waist is mainly in the form "horizontal displacement". Rock slope shows apparent displacement delamination and arc-shaped sliding mode for damage under horizontal earthquake action. Moreover, the dynamic response of displacement, velocity and acceleration have vertical amplification effect through contrasting between slope roof and slope foot The amplification effect of acceleration is smaller than that of velocity and displacement. The results can provide theoretical basis for high rock slope design and reinforcement optimization.%通过对快速拉格朗日法(FLAC3D法)动力分析原理进行研究,选取合理的岩质边坡动力本构模型、动力边界以及阻尼模型,建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质高边坡三维数值模型.在对四川“5·12”汶川8.0级大地震主震台站即理县木卡站实测地震波校正的基础上,对强地震作用下岩质高边坡的动力特性进行数值模拟分析.研究结果表明:边坡顶部位移主要以沉降模式为主,坡腰附近主要以水平位移为主,而在水平地震荷载作用下边坡呈现出明显的位移分层现象,且边坡破坏以圆弧形滑动模式为主;在强震作用下,边坡顶部较边坡底部的位移、速度以及加速度等动力响应均有竖向放大现象,且加速度放大效应较小,而速度和位移的放大效应较大,这可为震区岩质高边坡的设计及边坡加固技术的优化提供理论依据.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】7页(P2396-2402)【关键词】岩质边坡;FLAC3D法;数值模拟;强震;动力特性;放大效应【作者】夏栋舟;刘建华;何忠明【作者单位】长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410114;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙,410114;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙,410114【正文语种】中文【中图分类】P642.2我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带之间，并受到太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，从而地震活动频繁。

地震动特性对边坡动力响应影响的研究

地震动特性对边坡动力响应影响的研究乔徐峰;谢婵琼;汤政【摘要】利用时程分析法对均质岩石高陡边坡进行数值模拟研究地震波的周期、持时和幅值三要素对边坡坡面水平和竖直方向峰值加速度放大系数与相对高程之间关系的影响.针对不排水条件下的线弹性边坡得到的结果表明:在相对高程一定的情况下,周期越大,坡面水平峰值加速度放大系数越大,而幅值越大,坡面水平峰值加速度放大系数反而越小;同时在相对高程一定的情况下,周期或者振幅越大,坡面竖直峰值加速度放大系数越大.持时对于边坡坡面水平和竖直峰值加速度放大系数与相对高程的关系无明显影响,只是影响不同高程位置两个方向上的变化速率,但对其整体的变化趋势和变化值影响不大.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2015(037)002【总页数】4页(P87-89,104)【关键词】地震波;边坡坡面;峰值加速度;响应【作者】乔徐峰;谢婵琼;汤政【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海200240【正文语种】中文【中图分类】TU475.1地震诱发的边坡失稳给人类社会带来了巨大灾害和损失，特别是在经历了汶川地震、玉树地震之后，国内外学者清晰地意识到地震作用下的边坡动力响应规律的研究成为亟待解决的问题。

目前，徐光兴等人[1]利用FLAC3D有限差分软件研究了单一方向地震波的地震动参数对边坡动力响应的影响，发现坡面峰值加速度放大系数随着输入地震波振幅、频率的增加而减小，持时对峰值加速度影响不大这一结论。

而且他们在对边坡动力特性和动力响应进行大型振动台模型试验时也发现当输入单向水平地震波地震动卓越周期与模型边坡自振周期接近时，坡面峰值加速度放大效应显著增强，而随着振幅的增加，坡面峰值加速度放大系数却呈现明显的递减趋势[2]。

言志信和张森等人[3]也是利用FLAC3D有限差分软件对顺层岩质边坡研究了地震动参数对地震作用下其动力响应规律，得出当振幅和卓越周期增加时，坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势，而且各处加速度放大系数受地震动持时影响较小。

强震作用下反倾岩质斜坡动力特性及动力参数影响研究

强震作用下反倾岩质斜坡动力特性及动力参数影响研究
郭明珠;谷坤生;梁洲婕;王天成
【期刊名称】《沈阳建筑大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(38)2
【摘要】目的通过输入不同类型震动强度、频率和持时的地震波,探讨地震作用下斜坡的动力特性和动力参数对斜坡动力响应的影响。

方法以四川昌都雪隆囊滑坡为原型,设计制作了1∶1000的试验模型,开展了包含软弱岩性组合和贯通性结构面的反倾岩质斜坡的振动台模型试验。

结果强震作用下,加速度放大系数沿坡面和坡内竖直方向随着高程的增大而增加,沿水平方向呈现节律性变化。

加速度放大系数随着输入频率的增大而增加;随着输入振幅的增大呈现先增大后减小,出现明显拐点的振幅为0.4 g。

持时对斜坡动力响应影响最小。

相较于汶川卧龙波,茂县波对斜坡的动力响应更加明显。

结论加速度放大系数有明显的高程放大效应和趋表效应;动力参数对斜坡加速度放大效应有不同程度的影响,频率影响最大,振幅次之,持时影响最小。

输入地震波频率越接近斜坡的自振频率,对斜坡的影响也越大。

【总页数】9页(P279-287)
【作者】郭明珠;谷坤生;梁洲婕;王天成
【作者单位】北京工业大学城市建设学部;深圳地铁置业集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU45;P624
【相关文献】
1.强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究
2.反倾岩质边坡动力响应及地震动参数影响研究
3.反倾岩质边坡动力响应及地震动参数影响研究
4.地震波作用下含反倾软弱夹层岩质边坡动力响应规律研究
5.地震作用下反倾岩质斜坡动力响应规律及频谱特征研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

强震作用下动孔隙水压力对砂质边坡动力响应的影响

强震作用下动孔隙水压力对砂质边坡动力响应的影响黄帅;吕悦军【摘要】基于砂质边坡的弹塑性有限元模型和室内振动台试验研究了动孔隙水压力对边坡动力响应的影响规律.研究结果表明,坡脚位置的动孔隙水压力增大趋势明显,为滑坡最易剪切滑出的位置,在实际工程中应作为重点防护位置;动孔隙水压力随着平均有效应力的增加呈现总体减小的趋势;动孔压的存在使边坡在受较大动应力作用时破坏加速;由平均主应力增量引起的孔压与土的非线性变形特性无关.无地下水时,砂质边坡的坡顶首先发生拉裂破坏,表现出明显的鞭梢效应;有地下水时边坡的破坏首先出现在坡脚.地震作用下室内试验测得的动孔隙水压力整体上小于数值模拟值,但最大误差均控制在15％以内,验证了数值模拟结果的准确性.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】10页(P158-167)【关键词】振动台试验;砂质边坡;地下水位;动孔隙水压力;平均有效应力【作者】黄帅;吕悦军【作者单位】中国地震局地壳应力研究所,北京100085;中国地震局地壳应力研究所,北京100085【正文语种】中文【中图分类】U211.9近年来地震引发的滑坡灾害频繁发生，尤其是降雨期间坡内地下水位骤然上升，加之地震作用使得砂质边坡极易发生滑动破坏。

据统计，大约90%的自然边坡和人工边坡的破坏与渗流有关[1-4]。

例如2008年5月的汶川地震，213国道临近映秀镇处，地震造成坡脚砂土液化，挡墙严重坍塌，路基发生较大程度的破坏。

2012年9月的云贵地震，由于山高坡陡，地震发生期间降雨频繁发生，引发的滑坡损毁了大量民房和道路。

2013年4月雅安地震发生时，降雨不断发生，长期的雨水浸泡使得边坡地下水位骤然升高，加上地震后土质疏松，在余震作用下不断引发道路边坡滑坡、泥石流等地质灾害。

因此，在地震作用下有地下水的边坡将会表现出与无地下水时边坡不同的动力响应和破坏形式，因此研究动孔隙水压力对边坡地震动力响应的影响具有重要的工程实际意义。