边坡地震稳定性分析拟静力法的改进

《边坡地震稳定性分析拟静力法的改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、边坡地震稳定性分析拟静力法的改进重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：祝荃芃指导教师：陈建功教授学位类别：工程硕士（建筑与土木工程领域）重庆大学土木工程学院二O一五年五月TheSlopeSeismicStabilityAnalysisPseudo-staticMethodImprovementAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhuQuanpengSupervisedby

2、Prof.ChenJiangongSpecialty:ME(ArchitecturalandCivilEngineeringField)CollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要在公路、铁路和水利等工程的建设中，往往需要修建边坡，边坡工程对我国的国民经济建设有着不可估量的重要作用。人工边坡为基础设施建设提供有力保障，同时也为人们生产生活提供了巨大的便利。然而边坡的稳定性问题也严重影响到公路、铁路和水利等工程施工和运营的安全性。我

3、国处在世界上两个最大地震发生的最集中地带之间，并受到印度板块、菲律宾海洋板块和印度板块的相互挤压，使得地震断裂带不断发展。因此，对在地震作用下边坡的稳定性分析显得十分重要，并且具有很大的现实意义。尤其是我国在2008年经历了汶川地震之后，特大地震对于山区滑坡造成的危害使得更多的学者重视边坡在地震作用时稳定性的研究。为此，本文就边坡地震稳定性分析中的拟静力法做了一些初步的研究工作。本文的主要内容及结论如下：①首先，提出边坡稳定性分析的理论基础，再分别阐述静力作用下和地震作用下边坡稳定性的分析方法。基于静力和地震作用下边坡稳定性分析的研究现

4、状指出地震作用下拟静力分析的优缺点，从而引出本文要研究的内容；②对拟静力法进行全面的分析，针对在竖向条分时计算水平地震力与抗滑力矩时的误差进行分析得出以下结论：计算地震惯性力有很大的误差，同时抗滑力矩计算结果比真实的抗滑力矩偏低。由于人们过于看重水平地震力对边坡的产生破坏，而忽略了竖向地震力的影响，因此本论文中地震加速度考虑是斜向的。在考虑斜向加速度的情况下，改进了拟静力法即：由竖向地震惯性力与土条重力引起的滑动力矩和抗滑动力矩，采用竖向条分计算；由水平地震惯性力引起的滑动力矩和抗滑动力矩，采用水平条分计算；最后再进行叠加；③利用有限元

5、分析的合理性，考虑土体应力与应变关系，采用强度折减法进行边坡的拟静力强度折减法来分析稳定性。利用改进的拟静力法同强度折减法对同一个算例进行对比，分析计算的结果发现强度折减法安全系数偏小。通过分析还发现在强度折减法的模型中，地震惯性力的水平地震力与竖向地震力是对整个模型而言的，然而在改进拟静力法中并没有考虑最危险圆弧滑面底部弓形体的拟地震力，仅仅只是分析了圆弧滑面以上条分土条所受到的水平地震力、竖向地震力和重力。这就说明改进的拟静力法仍然需要进一步完善；④基于改进的拟静力法与强度折减法的对比所发现的问题，提出了一种新的计算方法，即通过旋转

6、原来的坐标将地震力与重力进行矢量叠加，以形成合力，并在合力的方向上建立与合力垂直的新的X坐标，使得地震的边坡稳定问题变为I重庆大学硕士学位论文经过土体参数和边坡几何尺寸修正形成新的边坡，从而只需进行静力分析即可。为印证新方法的可行性，使用改进的拟静力法与强度折减法对同一个算例进行计算，将其结果同之前的两个安全系数进行对比，发现旋转坐标法结论与强度折减法结论接近，且数值上都偏小，说明采用旋转坐标法避开了改进的拟静力法没有考虑最危险圆弧滑面下部地震力的问题，该分析方法是可行的，并没有影响拟静力分析方法本身；⑤为提高旋转坐标的实用性，考虑了水

7、下边坡在地震作用下安全系数的计算。通过旋转坐标法、静力计算法与理论推导公式等传统的方法进行对比，分析其结果的准确性，发现数值分析的方法与理论分析的方法所得出的结论相差不大，这说明对于水下边坡的旋转坐标法可以用于地震作用下的水位边坡分析；⑥以一个实际的边坡为例，采用传递系数法计算一般工况下边坡稳定性并采用改进的拟静力法和旋转坐标法校核地震作用下边坡的稳定性。结果表明旋转坐标法得到的稳定系数比改进的拟静力法偏小，采用该方法计算更偏于安全，因而更合理。关键词：边坡，地震，改进的拟静力法，强度折减法，旋转坐标法II英文摘要ABSTRACTInf

8、oundationengineeringconstructioninourcountryatpresentperiodofgreatprosperitydevelopment,suchashighway,r