22665.邊坡動(dòng)力響應(yīng)分析及應(yīng)用研究

1、中國(guó)件學(xué)院博士學(xué)位論又摘要摘要從邊坡動(dòng)力問(wèn)題是一個(gè)涉及多學(xué)科交叉的難題，它不僅是一個(gè)重要的工程地質(zhì)學(xué)(巖土工程學(xué))問(wèn)題，同時(shí)又涉及地震學(xué)、地球物理學(xué)、地震工程學(xué)、工程地震學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，田于各學(xué)科乙間的隔閡，導(dǎo)致對(duì)于邊坡動(dòng)力問(wèn)題的研究還很不成熟。我國(guó)獨(dú)特的地理、地質(zhì)條葉決定了邊坡動(dòng)力問(wèn)題在我國(guó)非常突出，因此邊坡動(dòng)力響應(yīng)的研究特別是巖質(zhì)高邊坡的動(dòng)力炯應(yīng)研究不僅有很重要的理論意義，而且具有重要的實(shí)踐意義。本文通過(guò)閱讀大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，系統(tǒng)總

2、結(jié)了邊坡動(dòng)力問(wèn)題研究所取得的進(jìn)展，并對(duì)邊坡動(dòng)力問(wèn)題研究的方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要評(píng)述。邊坡動(dòng)力問(wèn)題的研究必須建立在工程地質(zhì)定It分析的基礎(chǔ)上。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和人們認(rèn)識(shí)事物的局限性，工程地質(zhì)定性評(píng)價(jià)在邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中具有重要位置。特別對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜的巖質(zhì)高邊坡工程地質(zhì)定性評(píng)價(jià)更有其特殊價(jià)值。在邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性分析前期，根據(jù)邊坡的毛程地質(zhì)條件，確定邊坡變形破壞的模式，判斷邊坡在動(dòng)力作用下的主要失穩(wěn)機(jī)制。對(duì)邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性分析作出初步判斷具有很重

3、要的意義。、本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，將地震作用下邊坡穩(wěn)定性的影響因素歸納為邊坡所處的地質(zhì)背景、邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型、地層巖性組合、地形地貌條件以及水文地質(zhì)條件五個(gè)方面，并進(jìn)行了詳盡的分析。1從巖體結(jié)構(gòu)控制的觀點(diǎn)出發(fā)，把邊坡的工程地質(zhì)模型歸納為兩類。一類是有明顯控制性結(jié)構(gòu)面的邊坡工程地質(zhì)模型:一類是無(wú)明顯控制性結(jié)構(gòu)面的邊坡工程地質(zhì)模型。前者包括了水平層狀邊坡、順層邊坡、反傾邊坡，同時(shí)包括了滑坡，由基巖和厚的覆蓋層(風(fēng)化殼)組成的邊坡:

4、后者則是主要包括均質(zhì)土坡，無(wú)明顯控制性結(jié)構(gòu)面的節(jié)理裂隙化的巖質(zhì)邊坡，并對(duì)它們?cè)诘卣鹱饔孟碌钠屏?xí)、形式進(jìn)行了探討。對(duì)邊坡的動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)制進(jìn)行了討論，認(rèn)為在強(qiáng)烈的地震作用下邊坡會(huì)產(chǎn)生兩種作用:(I)地震慣吐力的作用:c2地震產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力迅速的增大和累積作用。二者的共同作用導(dǎo)致了邊坡的失穩(wěn)。對(duì)于不同的邊坡破壞類型，這兩種作用的作用強(qiáng)度也不同，對(duì)于塑性流動(dòng)夫隱破壞是孔隙水壓力的累積作用起主導(dǎo)作用引起，崩塌型、層體彎折型則是地震慣性力起決定

5、作用，對(duì)于滑動(dòng)型破壞則視情況而定。對(duì)于后發(fā)型邊坡失穩(wěn)，則是由于地震的累積效應(yīng)導(dǎo)致邊坡巖體力學(xué)參數(shù)的降低，為后來(lái)的外地質(zhì)營(yíng)力創(chuàng)造了條件，最終導(dǎo)致了邊坡的失i.1破壞這些討論是邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)要介紹了拉格朗日元法的原理。利用拉格朗日元法，通過(guò)大量的數(shù)值模擬，對(duì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)的規(guī)律這一問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了邊坡動(dòng)力響應(yīng)的位移、速度、加速度在邊坡h9面上分布的一股規(guī)律:在邊坡高度較低的情形下，在鉛直方向上，位移、速度、加速度隨

6、著高程的增大呈線性增加趨勢(shì):當(dāng)邊坡高度較高時(shí)，在鉛直方向上，位移、速度、加速度隨著高程的增大不再呈線性增加，而是時(shí)而增大，時(shí)而減小，增大和減小相間，呈節(jié)律性變化，到達(dá)坡肩附近，則又重新放大，并呈現(xiàn)較強(qiáng)的線性規(guī)律，同時(shí)在距離邊坡面一定的范圍內(nèi)，邊坡水平向的放大作用出現(xiàn)，隨著水平深度的進(jìn)一步增加，位移、速度、加速度三量出現(xiàn)時(shí)而增人、時(shí)而減小的節(jié)律性變化。坡度的變化對(duì)位移、速度、加速度放大系數(shù)等值線圖的分布形式有明顯影響。在坡面一定范圍內(nèi)，位

7、移、速度、加速度三量放大系數(shù)等值線的方向以及極值區(qū)的走向與邊坡坡面平r，超過(guò)這個(gè)范圍，等值線的方向與極值區(qū)的走向轉(zhuǎn)為水平，并呈等間距分布。但是，邊坡動(dòng)力響應(yīng)節(jié)律性變化出現(xiàn)與否與邊坡坡度無(wú)關(guān)。定義了邊坡動(dòng)力響應(yīng)的高邊坡效應(yīng)和低邊坡效應(yīng)，討論了動(dòng)力高邊坡效應(yīng)臨界高度魷11rc的影響囚素，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力高邊坡效應(yīng)臨界高度從1與邊坡的動(dòng)彈性模量E的平方根成止比，中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文摘要StudyonDynamicResponsesofSlopesa

8、ndItsApplicationShengwenQi(GeologicalEngineering)DirectedbyFaquanWu(ProfessorInstituteofGeologyandGeophysicsCAS)AbstractAsamarginalsubjectdynamicresponsesofslopesisnotonlyanimportantproblemofengineeringgeology(Geotechnic

9、alproblem)butalsoofothersubjectssuchasseismologygeophysicsseismicengineeringandengineeringseismicandsoon.Owningtothegulfbetweendiferentsubjectsitisarduoustostudydynamicresponsesofslopesandthestudyisfarfromripeness.Studyi

10、ngonthedynamicresponsesofslopesisveryimportantintheoriesaswellaspractices.Supportedbyhundredsofbibliographiesthispapersystemicallydetailsthedevelopmentprocessofthissubjectintroducesmainmeanstoanalyzethissubjectandthengiv

11、esbriefremarkstoeachmeansrespectively.Engineeringgeologyqualitativeanalysisisthebaseofslopesdynamicresponsesstudy.Becauseofcomplexityofgeologicalconditionsengineeringgeologyqualitativeanalysisisveryimportantinslopesstabi

12、litystudyespeciallytorockslopeswithcomplexengineeringgeologyconditions.Basedonresearchfruitsofforerunnersthispapersummarizesfactorsinfluencingslopesdynamicstabilityintofiveaspectsasgeologybackgroundstratumsrockmassstruct

13、ureandtopographyaswellashydrogeologycondition.Basedonrockmassstructurecontrollingtheoryengineeringgeologymodeloftheslopeisgroupedintotwotypicalclassesoneismodelwithobviouscontrollingdiscontinuitieswhichincludeshorizontal

14、beddedslopebeddingslopeantidipslopeslideaswellasslopewithbaserockandweatheredcrusttheotherismodelwithoutobviouscontrollingdiscontinuitieswhichincludeshomogeneoussoilslopejointrockmassslope.Studyonslopefailuremechanismund

15、erdynamicforcethepaperconcludesthattherearetwoeffectswillappearinslopeduringstrongearthquakeoneisearthquakeinertiaforcetheotherisultraporepressurebuildup.Thetwoefectsleadtofailureoftheslope.Todiferenttypesofslopefailuret

16、heintensityoftwoefectsactingontheslopeisdiferenttoo.Toplasticflowfailureporepressurebuildupisdominanttofallingrockfailureandtopplingfailureearthquakeinertiaforceisdominantingeneral.Thispaperbrieflyintroducestheprincipleo

17、fLagrangianelementmethod.ThroughalotofnumericalsimulationswithFLAC3Dthepapercomprehensivelystudiesdynamicresponsesofslopesandfindsthat:iftheslopeislowdisplacementvelocityandaccelerationarelinearenlargingwithelevationincr

18、easinginverticaldirectioniftheslopeishighenoughdisplacementvelocityandaccelerationarenotlinearwithelevationanymoreontheotherhandtheyfluctuatewithcertainrhythm.Atthesametimetherhythmappearsinthehorizontaldirectioninthecer

19、tainareanearsurfaceoftheslope.Thedistributionformofisolineofdisplacementvelocityandaccelerationinthesectionoftheslopeisremarkablyafectedbytheslopeangle.Inthecertainareaneartheslopesurfaceisolineofdisplaceme叭velocityandac