基于數(shù)值分析法錨固土質(zhì)邊坡的地震動響應及穩(wěn)定性分析.pdf

1、邊坡穩(wěn)定問題是水利、巖土工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的問題。錨桿支護邊坡具有施工簡便、安全、經(jīng)濟等特點，是邊坡工程中一種主要支護方式，目前得到廣泛應用。但是針對錨固邊坡在地震作用下的動力響應和穩(wěn)定性研究相對較少，因此，進行錨固土質(zhì)邊坡的動力響應和穩(wěn)定性研究不僅具有重要的理論意義，而且具有重要的實際應用價值。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以某邊坡為研究對象，采用數(shù)值分析方法，對土質(zhì)邊坡動力響應規(guī)律進行研究，本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)基于數(shù)值

2、分析法，利用FLAC3D有限差分軟件，建立邊坡在地震作用下的分析模型，分別從地震結(jié)束時刻邊坡的水平和豎向位移大小、邊坡上關(guān)鍵點的位移、速度、加速度時程變化以及邊坡的塑性貫通區(qū)域變化情況，研究邊坡在地震作用下的動力響應規(guī)律。計算得到，邊坡最大位移發(fā)生在坡頂附近，最大水平位移達到3．8cm，豎向位移達到0．64cm；從邊坡塑性貫通區(qū)域情況可以看到，坡頂部位主要受到拉伸破壞作用，邊坡中部區(qū)域既受到拉伸破壞又受到剪切破壞作用，而邊坡底部主要受到

3、剪切破壞作用，并且從坡腳沿邊坡向上延伸，貫通了整個邊坡區(qū)域；又從坡頂、坡面、滑動區(qū)域、相對不滑動區(qū)域提取質(zhì)點的位移、速度、加速度時程變化過程線，可以看到位移和速度數(shù)值不收斂且發(fā)生突變，隨坡高增加，對地震加速度放大效果越明顯，坡項加速度放大系數(shù)為3．5。綜上說明邊坡在地震作用下發(fā)生破壞。
　　(2)以某邊坡為研究對象，采用數(shù)值分析方法，運用FLAC3D中的cable單元模擬錨桿的作用、beam單元模擬粱的作用，建立了錨固邊坡的動力分

4、析模型，分別從地震結(jié)束時刻邊坡的水平和豎向位移大小、邊坡的塑性貫通區(qū)域情況以及邊坡上關(guān)鍵點的位移、速度、加速度時程變化情況，對錨固邊坡的動力響應規(guī)律進行了探索研究。地震結(jié)束時刻坡頂發(fā)生較大的位移，最大水平位移達到0．478mm，豎向位移達到0．7mm；從邊坡塑性貫通區(qū)域情況可以得到，坡頂部位主要受到拉伸破壞作用，邊坡中部受到拉剪破壞作用，邊坡底部主要受到剪切破壞作用，尚未貫通整個邊坡區(qū)域，且沿y軸方向模型中部所受破壞較大，而模型邊界部位

5、所受破壞相對較小，甚至不破壞；從坡頂、坡面、滑動區(qū)域、相對不滑動區(qū)域提取質(zhì)點的位移、速度、加速度時程變化過程線，可以看到位移和速度數(shù)值收斂，邊坡在錨桿支護作用下對地震加速度放大效果明顯減弱，坡項加速度放大系數(shù)為1．5。從地震荷載作用過程中錨桿軸向力和軸向應力的時程變化規(guī)律可得，坡腳處錨桿軸力最大，說明邊坡工程中需要對坡腳位置加大支護。綜上說明邊坡是穩(wěn)定的，框架錨桿支護邊坡具有較好的抗震效果。
　　(3)基于有限差分法和強度折減法的

6、基本原理，對邊坡模型材料參數(shù)進行手動折減，從邊坡失穩(wěn)三大判據(jù)分析邊坡穩(wěn)定性，求解邊坡的安全系數(shù)。從塑性貫通區(qū)域可以看到折減系數(shù)k>111時，邊坡塑性區(qū)域完全貫通；從關(guān)鍵點的位移、速度時程變化過程線可以看到，折減系數(shù)k>115時，位移和速度數(shù)值不收斂且發(fā)生突變。綜上，取折減系數(shù)的最小值，可得邊坡在折減系數(shù)k>1．11時，發(fā)生破壞，即邊坡的安全系數(shù)為1．11。
　　本文的研究對于認識邊坡在地震作用下的動力響應規(guī)律、破壞機理及錨桿支護邊