地震作用下边坡稳定性分析方法研究

地震作用下边坡稳定性分析方法研究

作者：王安富

来源：《科技创新导报》2017年第10期

摘要：地震作用下所引起的滑坡等自然灾害所造成的影响是非常巨大的。因此，该文通过利用动力有限元时程分析法，对地震作用下边坡中的动力特征进行了分析，并且采用最小平均系数对地震作用下边坡稳定性以及特点，进行了简要的评定，通过利用相应的数据，以此评定工程施工展开的稳定、安全、可行等的性能，避免一些不必要的安全事故发生。另外，通过对某一个计算方式的具体分析，可以充分展现地震作用下边坡稳定性分析中数据的准确性，为其相关行业的发展，提供了重要的数据支持。

关键词：地震边坡稳定性

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0091-02

我国是一个多山国家，山地占据我国总面积的2/3，其自然边坡的数量也在逐渐增多，由于地震动性特征以及边坡自身结构相对较为复杂，导致地震作用下边坡稳定性在分析的过程中，存在着一些难点。因此，在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用有效的方式方法，例如：拟静力法、限差分强折减度计算法、滑块分析计算方式、动力有限元时程计算方式等，才能保证地震作用下边坡稳定性分析数据的准确性，为其工程的开展提供重要的参考依据。因此，该文对地震作用下边坡稳定性分析中的一些相关内容，进行了简要的分析和阐述，希望对其相关行业发展，给予一定程度上的帮助。

1 地震作用下边坡稳定性计算

在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用相应的计算方式，提升其数据的准确性，避免在后期使用的过程中，存在着一定程度上的偏差。

1.1 拟静力法

拟静力法是地震作用下边坡稳定性分析中，常见的一种计算方式，主要是对边坡在整个断面采用相一致的自地震系数。同时，在计算的过程中，通过将其地震系数和土体质量相乘，从而得到地震作用下边坡的惯力性，并且按照极限平衡理论中的内容，对抗震安全系数进行相应的计算。但是，在计算的过程中，一定要根据相应的公式展开，其公式为：，公式中的F1为地震作用下边坡稳定性分析中，质点i的水平地震惯力性所代表的数值；ah为水平向设计地震加速所代表的数值；ε为地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当减损的系数分析；GEi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点上的重力标准取值；αi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点的动态分布系数；g为地震作用下边坡稳定性分析过程中重力加速度。

1.2 滑块分析计算方式

在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当将地震边坡的动力性能作为计算的主要依据，并且在计算的过程中主要是取决于地震后边坡体所产生的形状以及大小等方面的特点，这样可以在一定程度上保证地震作用下边坡稳定性计算数值的准确性。但是，在计算的过程中，一定要根据相应的计算流程，其流程如下。

（1）在地震作用下边坡稳定性分析计算的过程中，应当从潜在内块的加速速度角度，展开该方式的计算工作。

（2）在计算的过程中，滑块的移位是影响计算准确性的重点。因此，在该项方式计算的过程中，应当将滑动体作为计算的数据，根据滑块移动的位置点展开相应的计算分析，以此保证地震作用下边坡稳定性分析数据的准确性。

1.3 动力有限元时程计算方式

该方式在地震作用下边坡稳定性分析中，是非常重要的一项计算方式，主要是利用动力有限元分析获得边坡各个分布的预应力，并且根据各个边坡应力数值，通过利用极限平衡理论对地震作用下边坡稳定性，展开了相应的计算，保证数据的准确性。同时，在地震作用下边坡稳定性分析计算的过程中，应当将高斯积分点的应力作为重要的计算数据，并且要在极限平衡理论的基础之上，针对不同的滑动面进行计算。另外，在计算的过程中，可以通过利用莫尔圆计算出地震作用下边坡的压力，以及下滑应力。但是，在计算的过程中，应当根据相应的计算公式，展开其计算，其公式为：，其中，Fri为地震作用下边坡的抗滑力；Fmi为下滑力。

1.4 限差分强折减度计算法

近几年，在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，无法对直观的数据进行展现，需要进行反复地计算以及编程工作。但是，在该项方式计算的过程中，应当根据边坡材料强度中所对应的参数，进行相应的折减。在折减的过程中，每折减一次，就会得到一组边坡材料的参数，一直达到地震作用下边坡的稳定性失衡判断中，所要求的强度折减数据，并利用相应的公式展开计算，以此在最大程度上保证安全稳定数据的准确性，其公式为：或者。其中，分别为地震作用下边坡折减前的粘聚力、内摩擦角度；F为地震作用下边坡中的折减系数；分别为折减后的粘聚力、内摩擦角度。

2 基于动力有限元边坡稳定分析计算

本段内容在动力有限元边坡稳定的基础之上，对地震作用下边坡稳定性进行了简要分析。

2.1 动力有限元是边坡稳定分析的方式以及应用

在有限元边坡稳定的基础之上，对于平面的问题，应当对土体中的抗剪强度进行分析，在莫尔-库伦强度准则，通过利用曲线的形式，对土体的抗剪强度进行表面，其任意一点为：。其中，σn为地震作用下边坡稳定性中的向应力；c和分别为地震作用下边坡的粘聚力以及内摩

擦角。同时，在基于有限元边坡稳定性分析的过程中，应当在所计算的范围内制定一条边坡稳定性变化的曲线，通过这条曲线对边坡抗滑稳定系数进行一定程度上的判断。

另外，在基于有限元边坡稳定性分析的过程中，应当对土体区域内的应力场进行一定的计算，并且将其曲线进行离散，可以用该公式进行表示：。其中，e为离散后曲线中的单元。同时，在分析和计算的过程中，主要是由高斯积分对其公式进行进一步的利用，其公式为：。但是，静力状态对地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当沿着其表面滑裂曲线方向的应力和切向应力，进行一定的计算和分析，其公式为：

，或者，这样可以在一定程度上保证计算数值的准确性，为其相关行业的发展，提供重要的数据支持。

除此之外，可以利用相应的计算公式，将其计算公式应用到实际工程中，例如：石坝的边坡稳定性分析、土工加筋结构、水流作用下的堆石体边坡稳定性分析等方面，这样可以更加进一步保证计算结构的可信、准确等性能，为实际工程的开展提供良好的安全保证。

2.2 在时程动力有限元的边坡稳定性分析

在时程动力有限元边坡稳定性分析的过程中，从相对较为危险的滑裂面中的安全系数，得到时程曲线图像，从而了解地震作用下边坡稳定性变化的幅度。但是，在计算的过程中，应当注意以下几点。

（1）在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当采用非线性有限元坝体的计算方式，在时间的作用下从而得出相应的反应。同时，在计算和分析的过程中，应当在静应力场原有的基础之上，对动应力场进行相应的叠加计算工作。

（2）在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当在每一个离散点的基础之上，进行相应的计算工作，这样可以在一定程度上得到危险滑裂面的安全系数最小值，以及相应的时程曲线公式，这样也可以在一定程度上保证相关计算数据的稳定性，避免出现不必要的误差。

3 结语

综上所述，该文通过拟静力法、限差分强折减度计算法、滑块分析计算方式、动力有限元时程计算方式等方面，并且通过利用一些计算公式等，对地震作用下边坡稳定性进行了进一步的阐述和分析。另外，在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，在动力有限元边坡稳定计算方式的基础之上，对地震作用下边坡稳定性的一些具体内容，展开了简要的概述，以此对其工程的开展，提供了重要的参考依据，提升了工程展开的安全系数。

参考文献