邊坡地震穩(wěn)定性分析擬靜力法的改進(jìn).pdf

1、在公路、鐵路和水利等工程的建設(shè)中，往往需要修建邊坡，邊坡工程對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著不可估量的重要作用。人工邊坡為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供有力保障，同時(shí)也為人們生產(chǎn)生活提供了巨大的便利。然而邊坡的穩(wěn)定性問題也嚴(yán)重影響到公路、鐵路和水利等工程施工和運(yùn)營(yíng)的安全性。我國(guó)處在世界上兩個(gè)最大地震發(fā)生的最集中地帶之間，并受到印度板塊、菲律賓海洋板塊和印度板塊的相互擠壓，使得地震斷裂帶不斷發(fā)展。因此，對(duì)在地震作用下邊坡的穩(wěn)定性分析顯得十分重要，并且具有很大的

2、現(xiàn)實(shí)意義。尤其是我國(guó)在2008年經(jīng)歷了汶川地震之后，特大地震對(duì)于山區(qū)滑坡造成的危害使得更多的學(xué)者重視邊坡在地震作用時(shí)穩(wěn)定性的研究。為此，本文就邊坡地震穩(wěn)定性分析中的擬靜力法做了一些初步的研究工作。
　　本文的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?、偈紫龋岢鲞吰路€(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ)，再分別闡述靜力作用下和地震作用下邊坡穩(wěn)定性的分析方法?；陟o力和地震作用下邊坡穩(wěn)定性分析的研究現(xiàn)狀指出地震作用下擬靜力分析的優(yōu)缺點(diǎn)，從而引出本文要研究的內(nèi)容

3、；
　?、趯?duì)擬靜力法進(jìn)行全面的分析，針對(duì)在豎向條分時(shí)計(jì)算水平地震力與抗滑力矩時(shí)的誤差進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：計(jì)算地震慣性力有很大的誤差，同時(shí)抗滑力矩計(jì)算結(jié)果比真實(shí)的抗滑力矩偏低。由于人們過(guò)于看重水平地震力對(duì)邊坡的產(chǎn)生破壞，而忽略了豎向地震力的影響，因此本論文中地震加速度考慮是斜向的。在考慮斜向加速度的情況下，改進(jìn)了擬靜力法即：由豎向地震慣性力與土條重力引起的滑動(dòng)力矩和抗滑動(dòng)力矩，采用豎向條分計(jì)算；由水平地震慣性力引起的滑動(dòng)力矩和抗滑

4、動(dòng)力矩，采用水平條分計(jì)算；最后再進(jìn)行疊加；
　?、劾糜邢拊治龅暮侠硇?，考慮土體應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行邊坡的擬靜力強(qiáng)度折減法來(lái)分析穩(wěn)定性。利用改進(jìn)的擬靜力法同強(qiáng)度折減法對(duì)同一個(gè)算例進(jìn)行對(duì)比，分析計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度折減法安全系數(shù)偏小。通過(guò)分析還發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)度折減法的模型中，地震慣性力的水平地震力與豎向地震力是對(duì)整個(gè)模型而言的，然而在改進(jìn)擬靜力法中并沒有考慮最危險(xiǎn)圓弧滑面底部弓形體的擬地震力，僅僅只是分析了圓弧滑面以上條分土

5、條所受到的水平地震力、豎向地震力和重力。這就說(shuō)明改進(jìn)的擬靜力法仍然需要進(jìn)一步完善；
　?、芑诟倪M(jìn)的擬靜力法與強(qiáng)度折減法的對(duì)比所發(fā)現(xiàn)的問題，提出了一種新的計(jì)算方法，即通過(guò)旋轉(zhuǎn)原來(lái)的坐標(biāo)將地震力與重力進(jìn)行矢量疊加，以形成合力，并在合力的方向上建立與合力垂直的新的 X坐標(biāo)，使得地震的邊坡穩(wěn)定問題變?yōu)榻?jīng)過(guò)土體參數(shù)和邊坡幾何尺寸修正形成新的邊坡，從而只需進(jìn)行靜力分析即可。為印證新方法的可行性，使用改進(jìn)的擬靜力法與強(qiáng)度折減法對(duì)同一個(gè)算例進(jìn)行

6、計(jì)算，將其結(jié)果同之前的兩個(gè)安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)法結(jié)論與強(qiáng)度折減法結(jié)論接近，且數(shù)值上都偏小，說(shuō)明采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)法避開了改進(jìn)的擬靜力法沒有考慮最危險(xiǎn)圓弧滑面下部地震力的問題，該分析方法是可行的，并沒有影響擬靜力分析方法本身；
　　⑤為提高旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的實(shí)用性，考慮了水下邊坡在地震作用下安全系數(shù)的計(jì)算。通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)法、靜力計(jì)算法與理論推導(dǎo)公式等傳統(tǒng)的方法進(jìn)行對(duì)比，分析其結(jié)果的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)數(shù)值分析的方法與理論分析的方法所得出的結(jié)論相差