含软弱夹层岩质边坡的地震时程响应分析

论文摘要

地震作用下边坡的稳定性问题是当前岩土地震工程和地震工程学研究的热点问题之一。研究表明,全球地震带的分布和滑坡带的分布具有惊人的一致性,这一现象充分反映了地震对岩土边坡失稳的触发作用。由于岩土材料的组成和本构关系的复杂性,加之地震动这一随机荷载的特殊性,使得地震作用下边坡稳定性研究内容变得十分复杂。本文针对岩质边坡在地震动随机荷载作用下的稳定性问题开展了一些初步的研究工作。本论文主要做了以下研究工作：1.回顾了岩土边坡地震稳定性分析研究中的若干重要问题的研究进展,包括边坡岩土体地震反应分析方法、边坡岩土体的动力特性、边坡地震失稳机理、边坡地震稳定性评价方法、作了简要评述,并指出了需要解决的一些问题。2.将地震作用下边坡稳定性的影响因素归纳为边坡所处的地质背景、边坡的岩体结构类型和地层岩性组合、边坡的地形地貌条件以及边坡的水文地质条件五个方面.对边坡的动力失稳机制进行了讨论,认为地震对边坡会产生两种作用：地震惯性力的作用和地震产生的超静孔隙水压力迅速的增大和累积作用。这两种作用共同导致了边坡的失稳。3.真实反映地震动传播特性的分析方法是准确描述岩体地震反应的基础。应用岩体动力特性弹塑性的显式波动有限元分析方法,阐述了真实描述岩体地震动传播的弹塑性显式波动有限元的计算原理及实施细节,包括岩体弹塑性的本构关系、边界条件、模型阻尼的选取,地震荷载的施加,材料参数的设置,弹塑性关系非线性的处理方法。针对岩质边坡存在明显的软弱夹层的特点,给出了有限元计算过程中不同软弱夹层的处理方法。4.基于动力响应时程分析原理,结合西部某含软弱夹层风化岩质边坡工程实例,借助ADINA有限元程序采用以下方法分析边坡地震动力响应：首先进行静力有限元分析,确立初始应力场,然后输入地震波,研究位移、应力、和加速度的动力响应结果。研究表明：软夹层对边坡动力特性影响显著,计算取得了比较满意的结果,为边坡动力响应的研究提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 相关研究进展
• 1.2.1 边坡稳定性分析基本方法
• 1.2.2 地震作用下边坡稳定性常用方法
• 1.2.3 地震作用下边坡稳定性常用评价指标
• 1.2.4 地震边坡稳定研究存在的问题
• 1.3 课题的来源、研究方法和内容
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 研究内容
• 第二章 地震条件下边坡理论研究
• 2.1 地震作用下边坡稳定性的影响因素分析
• 2.1.1 地质背景的影响
• 2.1.2 岩体结构类型的影响
• 2.1.3 岩性组合的影响
• 2.1.4 地形地貌的影响
• 2.1.5 水文地质条件的影响
• 2.2 边坡的工程地质模型
• 2.3 边坡动力破坏形式的确定
• 2.4 边坡动力失稳机制探讨
• 2.5 小结
• 第三章 有限元边坡动力分析基本理论
• 3.1 引言
• 3.2 岩质边坡稳定性分析原理
• 3.2.1 岩体的弹塑性本构关系
• 3.2.2 塑性状态的加-卸载准则
• 3.2.3 本构方程
• 3.3 弹塑性关系非线性处理方法
• 3.4 边界条件
• 3.5 阻尼的选取
• 3.6 动荷载的输入
• 3.7 动力响应的时程分析法
• 3.8 软弱夹层在计算中的处理方法
• 3.9 有限元模拟步骤
• 3.10 本章小结
• 第四章 工程算例
• 4.1 工程背景
• 4.2 区域地质特征
• 4.3 边坡动力分析数值模型的建立
• 4.3.1 岩体物理力学参数的选取
• 4.3.2 边坡体系自振圆频率
• 4.3.3 关于结构的阻尼
• 4.3.4 地震波的选取
• 4.3.5 数值模型的建立
• 4.3.6 监测点的位置及检测结果
• 4.4 动力分析数值模拟结果分析
• 4.4.1 各监测点放大系数与高程关系图
• 4.4.2 位移时程分析
• 4.4.3 边坡速度时程分析
• 4.4.4 地震荷载作用下的加速度分布特征
• 4.4.5 地震作用下动应力分布特性
• 4.5 边坡动态稳定性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A:攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录