频发微震作用下顺层岩质边坡的稳定性研究

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1、频发微震作用下顺层岩质边坡的稳定性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李兴旺指导教师：刘新荣教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月TheAnalysisoftheStabilityofBeddingSlopeundertheEffectofFrequentSeismicAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringbyLiX

2、ingwangSupervised:Prof.LiuXinrongSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineerofChongqingUniversity,Chongqing,China.May,2015中文摘要摘要近年来，三峡库区水库诱发地震的频次一直维持在一个较高的水平，这将对库区的不良地质体产生持续性的影响。顺层岩质边坡作为三峡库区主要的滑坡失稳类型，其整体稳定性较其他边坡类型相对较差，在外营力影响下较易发生劣化和失稳。因此，研究频发微震作用下顺层岩质边坡的变形发展规律

3、及其稳定性就具有重要的理论意义和工程参考价值。本文基于国家自然科学基金课题（41372356）采用理论分析和数值模拟方法，对频发微震作用下顺层岩质边坡的稳定性及其影响因素进行了较为系统深入的研究。论文的主要研究内容和成果如下：3D①利用FLAC软件，对某顺层岩质边坡在地震作用下的动力稳定性进行了分析，并基于安全系数时程曲线给出了该边坡在IV~VII度烈度地震作用下的动力稳定性指标，也通过动力强度折减法得到了该边坡在V度烈度地震作用下的动力安全系数；②根据结构面在循环剪切作用下的劣化机理，推导了考虑起伏角磨损的结构面应力-应变

4、关系，并结合边坡动力时程曲线分析方法，对每一动力计算步内结构面的强度参数进行实时更新，分析了某顺层岩质边坡在五次IV度烈度地震作用下的稳定性。计算结果表明，随着地震次数的增加，结构面上的起伏受到磨损的程度也愈趋严重，导致等效摩擦角逐渐降低，使边坡稳定性不断下降。因此，有必要考虑频发微震对边坡长期稳定性的影响；③利用动力强度折减法，对具有一组平行层面的顺层岩质边坡的动力安全系数的影响因素进行了分析，主要从坡角、坡高、岩层倾角、结构面间距和地震波频率五个方面探讨了边坡动力安全系数的变化规律；④根据三峡库区某顺层岩质边坡的地质勘察

5、资料，建立了三维有限元数值模型，考虑库水位由145m→175m和175m→145m两种工况，并连续作用五次IV度烈度地震，得到了该边坡在两种工况下的动力响应和变形特征，研究结果表明：1）边坡的变形主要受控于下伏软弱夹层，主要表现为沿软弱层的顺层下滑，在两种工况下，边坡变形整体上均存在收敛的趋势；2）边坡的动力响应存在明显的滞后特征，并且在软弱夹层处加速度、速度响应十分强烈，放大效应非常明显；3）渗流环境与微震的耦合作用对边坡的影响不容忽视，库水位由175m→145m时的变形较库水位由145m→175m的变形显著增大，说明水位

6、下降形成的不平衡渗流矢量对边坡的变形不利。关键词：频发微震，顺层岩质边坡，结构面劣化，多场耦合I英文摘要ABSTRACTInrecentyears,ThreeGorgesReservoirRegioninducedearthquakefrequencyhasmaintainedatahigherlevel.Thefrequentseismicactivitywillbeinthebadgeologicalbodysustainedimpact.Beddingrockslopeisthemaintypeoflandslidei

7、nstabilityintheThreeGorgesreservoirarea.Comparedwithothertypesofslope,itsoverallstabilityisrelativelypooranddeformationisbigger.Moreover,thestabilityoftheslopeismorepronetodegradationundertheinfluenceofexternalforcings.Therefore,ithasveryimportanttheoryvalueandprac

8、ticalsignificancestudyingthedeformationlawofdevelopmentanditsstabilityofbeddingrockslopeundertheactionoffrequenttremors.ThispaperisbasedontheNati