水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析
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对Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波的峰值加速度进行修正，在７度、 ８度、９度时，峰值加速度分别取ｏ．１９、ｏ．２９、ｏ．４９，即
在计算时将Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波的峰值加速度按比例修
改为０，１９、Ｏ．２９、Ｏ．４９。 ’１．５边界条件
稚
１３ １．２ １．１
嵌１．４
动力分析时，因在边界上会存在波的反射，将对计 算结果产生影响。故建立计算模型时，地基几何尺寸 取为远远大于路堤几何尺寸，且该文的分析对象为斜 坡路堤结构，故边界条件对路堤结构的动力响应影响 可忽略不计。分别建立计算模型的静力和动力边界条 件，在静力计算时，地基边界作位移约束，底部约束ｘ、
籁 磷 剞
｛Ｋ
地面横坡坡度
勉射加∽埔＂Ｍ”Ｍ¨ｍ¨
静力 ７度 ８度 ９度 地震烈度
图８路堤中心线高度９ ｍ的安全系数曲线
由图７～１０可知：在相同路堤填筑高度下，随着地
面横坡的趋于平缓，同一地震烈度下的最小安全系数 万方数据
图１２地面横坡ｌ；５．０的安全系数曲线
２０１０年第５期
刘晋南，等：水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析
Ｉ＝Ｉ口 ］叩ｌ＝Ｉ
刘汉龙，费康，高玉峰．边坡地震稳定性时程分析方法 ［Ｊ］．岩土力学，２００３（４）．
万方数据
图５地面横坡１：７．５安全系数曲线
图９路堤中心线高度１２ ｍ的安全系数曲线
１８ ｌ７ ｌ６
妊 谣 剞 舷
簸 雠
剞
ｌ５ ｌ４ １３ １２ ｌ ｌ １Ｏ
馘
２ ２ｌ ｌ ｌ ５４３２１０９８７６５４３２１
６ ９ １２ １５
ｎｖ
９
ｌ：２．５ ｌ：５．Ｏ ｌ：７．５ ｌ：ｌＯ．Ｏ
路堤中心线高度，ｍ 图６地面横坡ｌ
叛 髅 剞 般
１０９８７６５
感性参数对斜坡路基结构的稳定性有着较大的影响， 故在斜坡路基的设计中，应引起足够的重视。
２ ；ｌｉ
４３２ｌ
静力
７度 地震烈度
８度
９度
（２）在水平地震动力荷载作用下，有软弱夹层的 斜坡路基的动力稳定性并不是随着软弱夹层厚度的增 加路基结构越趋于不稳定，而是存在软弱夹层的一个 临界厚度，当软弱夹层的厚度小于该厚度时，动力最小
口］
Ｊｏｈｎ Ｋｒａｈｎ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ
２００４．
ｗｉｔｈ
ＳＬＯＰＥ／ｗ［Ｍ］，
眵］
Ｊｏｈｎ Ｋｒａｈｎ．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ＱＵＡＫＥ／ｗ［Ｍ］，
２００４．
Ｄ
ＪＴＧ Ｄ３０一２００４
公路路基设计规范［Ｓ］．
ＪＴＪ ００４—８９公路工程抗震设计规范［Ｓ］．
［１］蒋鑫，魏永幸，邱延峻．斜坡软弱地基填方工程数值仿真 口］．交通运输工程学报，２００２（３）． ［２］ 蒋鑫，邱延峻，魏永幸．基于强度折减法的斜坡软弱地基 填方工程特性分析［Ｊ］．岩土工程学报，２００７（４）． ［３］ 蒋鑫，凌建明，邱延峻．加筋土路基稳定性分析［Ｊ］．重庆 交通大学学报：自然科学版，２００７（５）． ［４］ 王志斌，李亮，邹金锋，等．斜坡地基上加筋路堤工作性状 及稳定性研究［Ｊ］．岩土力学，２００８（８）． 口］ 阮永芬，潘文，费维水，等．高填土路堤边坡地震稳定性静 动力法比较分析［Ｊ］．公路交通科技，２００６（４）．
４５
时（即计算中采用软弱夹层的厚度为２ ｍ和４ ｍ的工 况），路基的动力最小安全系数呈递减趋势，但当软弱
籁 髅 剞
壬Ｋ
夹层的厚度进一步增加（即计算中采用软弱夹层的厚 度为６ ｍ的工况），路基的动力最小安全系数较软弱 夹层的厚度为４ ｍ的工况又有所提高，当软弱夹层的
，●＾二 ｝１■；ｌ
３２１０９８７６５４３２１
ｔ
地面横坡坡度
１０．０安全系数曲线
图ｌＯ路堤中心线高度１５ ｍ的安全系数曲线
２．２相同填筑高度下地面横坡对路基稳定性的影响 图７～１０为相同路堤填筑高度下，最小安全系数 随地面横坡的变化曲线。
２．５ ２．３
呈现出明显的增大趋势，动力最小安全系数曲线随着 地面横坡的平缓逐渐趋于平缓。 ２．３地震烈度对路堤稳定性的影响 图１１～１４为不同地震烈度下，最小安全系数变化 曲线。
进行安全系数计算时采用摩尔一库仑材料模式。 １．２模型建立 图１为存在软弱夹层的斜坡路基几何模型（不存 在软弱夹层时，＾＝Ｏ，计算模型即退化为一般的斜坡 路基），几何模型地基横断面底部宽度为２００ ｍ，右侧 高度为２５ ｍ，左侧高度随地面横坡的不同而变化。
１斜坡路基计算模型
１．１软件计算原理介绍 斜坡路基的动力稳定性分析采用ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ 软件中的ＳＬＯＰＥ／Ｗ模块。将计算模型在ＱＵＡＫＥ／ Ｗ模块的运算结果导入ＳＬＯＰＥ／ｗ模块中，ＳＬＯＰＥ／ Ｗ模块将根据ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块的每一步运算结果搜 索最危险的滑移面，从而得到每一个时间点上若干个 搜索面的最小安全系数，进一步得到若干个搜索面的 最小安全系数随时间的变化曲线。 在ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块中，计算分析包括初始静力 计算和动力计算，其中初始静力采用线弹性材料模式 以获得初始应力，动力计算采用等效线性材料模式，以 有效模拟土体的刚度（弹性模量Ｅ或剪切模量Ｇ）随 着循环剪应变的增加而衰减的现象。等效线性材料模 式与线弹性材料模式不同之处在于土体的刚度随循环 剪应变的变化而相应地发生改变。在利用ＳＬＯＰＥ／Ｗ 参考文献［１］一［２］，取计算模型土体的材料参数 如表ｌ。进行动力计算时，材料的阻尼比均采用Ｏ．１。
籁１．４ 瞩 剞１．２ 舷１．０
Ｏ．８ Ｏ．６
Ｏ ２・ ４ ６ ８ ｌ【）
软弱夹层厚度，ｍ
图１５不同地基软弱夹层厚度下安全系数变化曲线
邙］
滕建奎．高填方路堤的抗震性能分析［Ｄ］．昆明理工大学 硕士学位论文，２００７．
由图１５可知：在静力条件下，随着地基软弱夹层 厚度的增加，路基的最小安全系数呈递减趋势，但降低 的幅度越来越小，在软弱夹层厚度为８ ｍ和１０ ｍ的 工况下，计算得到的路基的静力安全系数相同。 在动力分析时，软弱夹层的厚度对路基稳定性的 影响同静力状态下有着很大的不同，在地震烈度相同 的情况下，路基的动力最小安全系数并不随着软弱夹 层厚度的增加呈现出单调递减趋势。当软弱夹层较薄
厚度进一步增加时（即计算中软弱夹层的厚度为８
静力 ７度 地震烈度 ８度 ９度
ｍ
和１０ ｍ的工况），路基的动力最小安全系数又有所降
低，但降低的幅度很小，此时路基的动力最小安全系数 仍大于软弱夹层厚度为４ ｍ时的动力最小安全系数。 ３
图１３地面横坡ｌ：７．５的安全系数曲线
５４３２
结论
（１）地面横坡、路基填筑高度、地震烈度这３个敏
１．Ｏ ０．９ ６ ９ １２ １５
图２计算采用Ｅｌ ｏ嘲ｔ１１Ｄ地震波前２０ ｓ加速度时程曲线
在ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块中，地震波输入方式为：将地 震荷载同时加载于结构模型的每一个单元节点上（不
路堤中心线高度，ｍ
图３地面横坡ｌ
２．１ ２．０ １．９
ｔ
２．５安全系数曲线
考虑竖直方向）。依据文献［１０］，选用水平地震系数，
收稿日期：２００９—１１—１４ 作者简介：刘晋南，男，博士研究生．Ｅ—ｍａｉｌ：Ｊｉｎｎａｎ．１ｉｕ０１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
万方数据
２０１０年第５期
刘晋南，等：水平地震荷栽诈用下斜坡路基动力稳定性分析
４３
表ｌ计算模型土体材科参数
考虑水平地震荷载的作用，在动力计算时，地基边界作 位移约束，底郡约束Ｘ、ｙ两方向的位移，地基侧面约 束ｙ方向位移，并假定路堤与地基完全连续。
目前对斜坡路基的研究主要集中在静力分析，对 斜坡路基的动力分析基本上还没有开展。由于岩土材 料本构关系复杂，加之地震荷载的随机性，地震荷载作 用下斜坡路基的动力响应问题复杂，涉及到多学科，目 前研究还很不成熟。 笔者采用加拿大ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ有限公司研发的 ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ软件中的ＱＵＡＫＥ／Ｗ、ＳＬＯＰＥ／Ｗ模 块，建立模型，对斜坡路基在水平地震荷载作用下的动 力稳定性进行分析。
４００
出的方法，即设边坡在静力作用下的安全系数为ｎ，
由于地震的作用，安全系数随震动过程而波动，其最小
的安全系数为只曲。由于在地震过程中，动剪应力是 不断变化的，Ｆ，。和Ｆｌ岫对应的可能不是同一条滑弧。 考虑到边坡在瞬间冲击荷载下并不一定彻底破坏，取
（Ｒ—只晌）的ｏ．６５倍作为安全系数的平均振幅来反
映安全系数因地震作用而偏离的幅度，则最小平均安 全系数Ｅ幽为：
泊松比
土体。ｋ怒≯翟肭警７黼泊松比 量／ＭＰａ……
＋体
…（ｋＮ・ｍ１）ｋＰａ
（Hale Waihona Puke Baidu）
２计算结果分析
在最小动力安全系数的处理上，采用文献［１１］提
１．４地震波的选择和输入 模型计算时选用Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波前２０ ｓ加速度 时程曲线（图２），Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波持续时间为５３．７６ ｓ，在２．１４ ｓ时加速度达到最大值，其值为３４１．７ ｃｍ／ｓ２（Ｏ．３５９），震级为６．７级‘，原始记录相当于８．５ 度地震，场地土属于Ⅱ一Ⅲ。在运用ＱＵＡＫＥ／Ｗ模 块进行计算时，以Ｏ．０２ ｓ为时间间隔，将２０ ｓ地震波 分为１ ｏｏｏ步，计算每个时间点上的动力响应，并储存 每一步的运算结果，该结果将用于ＳＬＯＰＥ／Ｗ模块在 水平地震荷载作用下的动力稳定性分析。
图１４地面横坡Ｉ：１０．０的安全系数曲线
由图１１～１４可知：地震烈度对路基稳定性的影响 比较明显。随着地震烈度的增加，路基的动力稳定系 数呈明显的递减趋势。 ２．４有软弱夹层的斜坡路基动力稳定性分析 图１５为不同地基软弱夹层厚度下最小安全系数 变化曲线。
１．８ １．６
安全系数呈递减趋势，在该厚度时，路基的动力最小安 全系数达到最小。当软弱夹层的厚度超过该临界厚度 时，动力最小安全系数又有所提高。 参考文献：
ｙ两方向的位移，地基侧面约束Ｘ方向位移。由于只
万方数据
４４
中外公路
０ ９ ８
第３０卷
强 髅 剞 稍
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路堤中心线高度，ｍ
地面横坡坡度
图ｌ存在软弱夹层的斜坡路基几何模型
笔者主要研究在路堤填筑高度Ｈ（６、９、１２、１５ ｍ）、地面横坡１：ｍ（１：２．５、１：５．Ｏ、１：７．５、１： １０．０）、地震烈度Ｉ（７度、８度、９度）、软弱夹层厚度＾
（Ｏ、２、４、６、８、１０ ｍ）这４个敏感性参数的影响下，对斜
坡路堤结构在水平地震荷载作用下的稳定性进行计算 分析，依据文献［９］建立模型，路基宽度采用２６ ｍ，路 基边坡采用１：１．７５，根据敏感性参数组合，进行了４８ 组模型（不存在软弱夹层）和６组模型（存在软弱夹层） 计算，假定路堤与地基完全连续。 １．３土体的材料参数
Ｆ｜曲一Ｆ由一０．６５（Ｆ｜ｏ—Ｆ衄．ｍ） （１）
２．１相同地面横坡下路堤填筑高度对路基稳定性的 影晌 图３～６为相同地面横坡下，最小安全系数随路堤 填筑高度的变化曲线。
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４２
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第３０卷
２
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第５期
１
Ｏ年１ Ｏ月
文章编号：１６７１—２５７９（２０１ ｏ）０５一００４２～０４
水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析
刘晋南，蒋鑫。邱延峻，张傲南
（西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１） 摘要：西南山区的道路普遍穿越高烈度地震区域，地震荷载作用下路基结构的动力稳 定性问题必须引起重视。笔者运用ＧＥ０一ＳＬＯＰＥ软件中的ＳＬｏＰＥ／ｗ模块和ＱＵＡＫＥ／Ｗ 模块，采用动力有限元法，系统地分析了斜坡路基结构在水平地震荷载作用下的动力稳定性， 总结了路堤填筑高度、地面横坡、地震烈度、软弱夹层厚度４个参数对斜坡路基结构动力稳定 性的影响。 关键词：斜坡路基；水平地震荷载；动力稳定性；分析
ｌ ６ ｌ ５ ｌ ４
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１．７ １．５ １．３ １．１ ｌ：２．５ ｌ：５．０ １玎ｊ ｌ：１０．０
强 幡 剞 销 地面横坡坡度
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图７路堤中心线高度６ ｍ的安全系数曲线
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７度
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地震烈度
图ｌｌ地面横坡ｌ：２．５的安全系数曲线
叛ｌ・８
鬈
１．６
嵌１．４
１．２ １．０ １：２．５ １：５．０ ｌ玎．５ ｌ：１０．Ｏ
在计算时将Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波的峰值加速度按比例修
改为０，１９、Ｏ．２９、Ｏ．４９。 ’１．５边界条件
稚
１３ １．２ １．１
嵌１．４
动力分析时，因在边界上会存在波的反射，将对计 算结果产生影响。故建立计算模型时，地基几何尺寸 取为远远大于路堤几何尺寸，且该文的分析对象为斜 坡路堤结构，故边界条件对路堤结构的动力响应影响 可忽略不计。分别建立计算模型的静力和动力边界条 件，在静力计算时，地基边界作位移约束，底部约束ｘ、
籁 磷 剞
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地面横坡坡度
勉射加∽埔＂Ｍ”Ｍ¨ｍ¨
静力 ７度 ８度 ９度 地震烈度
图８路堤中心线高度９ ｍ的安全系数曲线
由图７～１０可知：在相同路堤填筑高度下，随着地
面横坡的趋于平缓，同一地震烈度下的最小安全系数 万方数据
图１２地面横坡ｌ；５．０的安全系数曲线
２０１０年第５期
刘晋南，等：水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析
Ｉ＝Ｉ口 ］叩ｌ＝Ｉ
刘汉龙，费康，高玉峰．边坡地震稳定性时程分析方法 ［Ｊ］．岩土力学，２００３（４）．
万方数据
图５地面横坡１：７．５安全系数曲线
图９路堤中心线高度１２ ｍ的安全系数曲线
１８ ｌ７ ｌ６
妊 谣 剞 舷
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ｌ５ ｌ４ １３ １２ ｌ ｌ １Ｏ
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２ ２ｌ ｌ ｌ ５４３２１０９８７６５４３２１
６ ９ １２ １５
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ｌ：２．５ ｌ：５．Ｏ ｌ：７．５ ｌ：ｌＯ．Ｏ
路堤中心线高度，ｍ 图６地面横坡ｌ
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１０９８７６５
感性参数对斜坡路基结构的稳定性有着较大的影响， 故在斜坡路基的设计中，应引起足够的重视。
２ ；ｌｉ
４３２ｌ
静力
７度 地震烈度
８度
９度
（２）在水平地震动力荷载作用下，有软弱夹层的 斜坡路基的动力稳定性并不是随着软弱夹层厚度的增 加路基结构越趋于不稳定，而是存在软弱夹层的一个 临界厚度，当软弱夹层的厚度小于该厚度时，动力最小
口］
Ｊｏｈｎ Ｋｒａｈｎ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ
２００４．
ｗｉｔｈ
ＳＬＯＰＥ／ｗ［Ｍ］，
眵］
Ｊｏｈｎ Ｋｒａｈｎ．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ＱＵＡＫＥ／ｗ［Ｍ］，
２００４．
Ｄ
ＪＴＧ Ｄ３０一２００４
公路路基设计规范［Ｓ］．
ＪＴＪ ００４—８９公路工程抗震设计规范［Ｓ］．
［１］蒋鑫，魏永幸，邱延峻．斜坡软弱地基填方工程数值仿真 口］．交通运输工程学报，２００２（３）． ［２］ 蒋鑫，邱延峻，魏永幸．基于强度折减法的斜坡软弱地基 填方工程特性分析［Ｊ］．岩土工程学报，２００７（４）． ［３］ 蒋鑫，凌建明，邱延峻．加筋土路基稳定性分析［Ｊ］．重庆 交通大学学报：自然科学版，２００７（５）． ［４］ 王志斌，李亮，邹金锋，等．斜坡地基上加筋路堤工作性状 及稳定性研究［Ｊ］．岩土力学，２００８（８）． 口］ 阮永芬，潘文，费维水，等．高填土路堤边坡地震稳定性静 动力法比较分析［Ｊ］．公路交通科技，２００６（４）．
４５
时（即计算中采用软弱夹层的厚度为２ ｍ和４ ｍ的工 况），路基的动力最小安全系数呈递减趋势，但当软弱
籁 髅 剞
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夹层的厚度进一步增加（即计算中采用软弱夹层的厚 度为６ ｍ的工况），路基的动力最小安全系数较软弱 夹层的厚度为４ ｍ的工况又有所提高，当软弱夹层的
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地面横坡坡度
１０．０安全系数曲线
图ｌＯ路堤中心线高度１５ ｍ的安全系数曲线
２．２相同填筑高度下地面横坡对路基稳定性的影响 图７～１０为相同路堤填筑高度下，最小安全系数 随地面横坡的变化曲线。
２．５ ２．３
呈现出明显的增大趋势，动力最小安全系数曲线随着 地面横坡的平缓逐渐趋于平缓。 ２．３地震烈度对路堤稳定性的影响 图１１～１４为不同地震烈度下，最小安全系数变化 曲线。
进行安全系数计算时采用摩尔一库仑材料模式。 １．２模型建立 图１为存在软弱夹层的斜坡路基几何模型（不存 在软弱夹层时，＾＝Ｏ，计算模型即退化为一般的斜坡 路基），几何模型地基横断面底部宽度为２００ ｍ，右侧 高度为２５ ｍ，左侧高度随地面横坡的不同而变化。
１斜坡路基计算模型
１．１软件计算原理介绍 斜坡路基的动力稳定性分析采用ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ 软件中的ＳＬＯＰＥ／Ｗ模块。将计算模型在ＱＵＡＫＥ／ Ｗ模块的运算结果导入ＳＬＯＰＥ／ｗ模块中，ＳＬＯＰＥ／ Ｗ模块将根据ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块的每一步运算结果搜 索最危险的滑移面，从而得到每一个时间点上若干个 搜索面的最小安全系数，进一步得到若干个搜索面的 最小安全系数随时间的变化曲线。 在ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块中，计算分析包括初始静力 计算和动力计算，其中初始静力采用线弹性材料模式 以获得初始应力，动力计算采用等效线性材料模式，以 有效模拟土体的刚度（弹性模量Ｅ或剪切模量Ｇ）随 着循环剪应变的增加而衰减的现象。等效线性材料模 式与线弹性材料模式不同之处在于土体的刚度随循环 剪应变的变化而相应地发生改变。在利用ＳＬＯＰＥ／Ｗ 参考文献［１］一［２］，取计算模型土体的材料参数 如表ｌ。进行动力计算时，材料的阻尼比均采用Ｏ．１。
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软弱夹层厚度，ｍ
图１５不同地基软弱夹层厚度下安全系数变化曲线
邙］
滕建奎．高填方路堤的抗震性能分析［Ｄ］．昆明理工大学 硕士学位论文，２００７．
由图１５可知：在静力条件下，随着地基软弱夹层 厚度的增加，路基的最小安全系数呈递减趋势，但降低 的幅度越来越小，在软弱夹层厚度为８ ｍ和１０ ｍ的 工况下，计算得到的路基的静力安全系数相同。 在动力分析时，软弱夹层的厚度对路基稳定性的 影响同静力状态下有着很大的不同，在地震烈度相同 的情况下，路基的动力最小安全系数并不随着软弱夹 层厚度的增加呈现出单调递减趋势。当软弱夹层较薄
厚度进一步增加时（即计算中软弱夹层的厚度为８
静力 ７度 地震烈度 ８度 ９度
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和１０ ｍ的工况），路基的动力最小安全系数又有所降
低，但降低的幅度很小，此时路基的动力最小安全系数 仍大于软弱夹层厚度为４ ｍ时的动力最小安全系数。 ３
图１３地面横坡ｌ：７．５的安全系数曲线
５４３２
结论
（１）地面横坡、路基填筑高度、地震烈度这３个敏
１．Ｏ ０．９ ６ ９ １２ １５
图２计算采用Ｅｌ ｏ嘲ｔ１１Ｄ地震波前２０ ｓ加速度时程曲线
在ＱＵＡＫＥ／Ｗ模块中，地震波输入方式为：将地 震荷载同时加载于结构模型的每一个单元节点上（不
路堤中心线高度，ｍ
图３地面横坡ｌ
２．１ ２．０ １．９
ｔ
２．５安全系数曲线
考虑竖直方向）。依据文献［１０］，选用水平地震系数，
收稿日期：２００９—１１—１４ 作者简介：刘晋南，男，博士研究生．Ｅ—ｍａｉｌ：Ｊｉｎｎａｎ．１ｉｕ０１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
万方数据
２０１０年第５期
刘晋南，等：水平地震荷栽诈用下斜坡路基动力稳定性分析
４３
表ｌ计算模型土体材科参数
考虑水平地震荷载的作用，在动力计算时，地基边界作 位移约束，底郡约束Ｘ、ｙ两方向的位移，地基侧面约 束ｙ方向位移，并假定路堤与地基完全连续。
目前对斜坡路基的研究主要集中在静力分析，对 斜坡路基的动力分析基本上还没有开展。由于岩土材 料本构关系复杂，加之地震荷载的随机性，地震荷载作 用下斜坡路基的动力响应问题复杂，涉及到多学科，目 前研究还很不成熟。 笔者采用加拿大ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ有限公司研发的 ＧＥＯ—ＳＬＯＰＥ软件中的ＱＵＡＫＥ／Ｗ、ＳＬＯＰＥ／Ｗ模 块，建立模型，对斜坡路基在水平地震荷载作用下的动 力稳定性进行分析。
４００
出的方法，即设边坡在静力作用下的安全系数为ｎ，
由于地震的作用，安全系数随震动过程而波动，其最小
的安全系数为只曲。由于在地震过程中，动剪应力是 不断变化的，Ｆ，。和Ｆｌ岫对应的可能不是同一条滑弧。 考虑到边坡在瞬间冲击荷载下并不一定彻底破坏，取
（Ｒ—只晌）的ｏ．６５倍作为安全系数的平均振幅来反
映安全系数因地震作用而偏离的幅度，则最小平均安 全系数Ｅ幽为：
泊松比
土体。ｋ怒≯翟肭警７黼泊松比 量／ＭＰａ……
＋体
…（ｋＮ・ｍ１）ｋＰａ
（Hale Waihona Puke Baidu）
２计算结果分析
在最小动力安全系数的处理上，采用文献［１１］提
１．４地震波的选择和输入 模型计算时选用Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波前２０ ｓ加速度 时程曲线（图２），Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ地震波持续时间为５３．７６ ｓ，在２．１４ ｓ时加速度达到最大值，其值为３４１．７ ｃｍ／ｓ２（Ｏ．３５９），震级为６．７级‘，原始记录相当于８．５ 度地震，场地土属于Ⅱ一Ⅲ。在运用ＱＵＡＫＥ／Ｗ模 块进行计算时，以Ｏ．０２ ｓ为时间间隔，将２０ ｓ地震波 分为１ ｏｏｏ步，计算每个时间点上的动力响应，并储存 每一步的运算结果，该结果将用于ＳＬＯＰＥ／Ｗ模块在 水平地震荷载作用下的动力稳定性分析。
图１４地面横坡Ｉ：１０．０的安全系数曲线
由图１１～１４可知：地震烈度对路基稳定性的影响 比较明显。随着地震烈度的增加，路基的动力稳定系 数呈明显的递减趋势。 ２．４有软弱夹层的斜坡路基动力稳定性分析 图１５为不同地基软弱夹层厚度下最小安全系数 变化曲线。
１．８ １．６
安全系数呈递减趋势，在该厚度时，路基的动力最小安 全系数达到最小。当软弱夹层的厚度超过该临界厚度 时，动力最小安全系数又有所提高。 参考文献：
ｙ两方向的位移，地基侧面约束Ｘ方向位移。由于只
万方数据
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中外公路
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第３０卷
强 髅 剞 稍
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地面横坡坡度
图ｌ存在软弱夹层的斜坡路基几何模型
笔者主要研究在路堤填筑高度Ｈ（６、９、１２、１５ ｍ）、地面横坡１：ｍ（１：２．５、１：５．Ｏ、１：７．５、１： １０．０）、地震烈度Ｉ（７度、８度、９度）、软弱夹层厚度＾
（Ｏ、２、４、６、８、１０ ｍ）这４个敏感性参数的影响下，对斜
坡路堤结构在水平地震荷载作用下的稳定性进行计算 分析，依据文献［９］建立模型，路基宽度采用２６ ｍ，路 基边坡采用１：１．７５，根据敏感性参数组合，进行了４８ 组模型（不存在软弱夹层）和６组模型（存在软弱夹层） 计算，假定路堤与地基完全连续。 １．３土体的材料参数
Ｆ｜曲一Ｆ由一０．６５（Ｆ｜ｏ—Ｆ衄．ｍ） （１）
２．１相同地面横坡下路堤填筑高度对路基稳定性的 影晌 图３～６为相同地面横坡下，最小安全系数随路堤 填筑高度的变化曲线。
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地震持续时间如
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４２
中
外公路
第３０卷
２
Ｏ
第５期
１
Ｏ年１ Ｏ月
文章编号：１６７１—２５７９（２０１ ｏ）０５一００４２～０４
水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析
刘晋南，蒋鑫。邱延峻，张傲南
（西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１） 摘要：西南山区的道路普遍穿越高烈度地震区域，地震荷载作用下路基结构的动力稳 定性问题必须引起重视。笔者运用ＧＥ０一ＳＬＯＰＥ软件中的ＳＬｏＰＥ／ｗ模块和ＱＵＡＫＥ／Ｗ 模块，采用动力有限元法，系统地分析了斜坡路基结构在水平地震荷载作用下的动力稳定性， 总结了路堤填筑高度、地面横坡、地震烈度、软弱夹层厚度４个参数对斜坡路基结构动力稳定 性的影响。 关键词：斜坡路基；水平地震荷载；动力稳定性；分析
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图７路堤中心线高度６ ｍ的安全系数曲线
２・２ ２・０
静力
７度
８度
９度
地震烈度
图ｌｌ地面横坡ｌ：２．５的安全系数曲线
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