土边坡的动力反应及其稳定性分析

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1、中国地震局工程力学研究所硕士学位论文土边坡的动力反应及其稳定性分析姓名：徐国栋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：薄景山2000.7.1摘要本文在已有工作的基础上，建立了计算土边坡动力反应及评价其稳定性的一个数学模型，用时域集中质量显式有限元方法结合局部透射人工边界研究了边坡(二维的平面应变问题)在动力作用下的稳定性问题，提出了边坡动力稳定性的定量评价方法，编制了计算边坡动力稳定性的DSLOPE程序，并用该程序计算了边坡在动力作用下的位移场、应力场和稳定性系数。土边坡的动力稳定分析需引入行波的观点，以开放系统为研究对象，这样边坡在动力作用下的应力

2、状态可视为重力作用下的自重应力状态与波动作用下的附加应力状态的叠加，本文对这两种模型分别进行研究计算。本文首先对土边坡的动力稳定问题进行了回顾总结，对常用的拟静力方法作了简要的介绍及分析，指出了存在的问题和可能的改进方法。本文介绍了一些常用的土的动力本构模型，并对常用的几种人工边界进行了分析比较，对计算区域中土体内部节点和人工边界节点的运动进行了分析讨论，介绍了波场分离的常用方法和计算二维波场应注意的几点事项，并应用多次透射公式，采用已有的消除其高频失稳和飘移失稳的方法和研究成果，计算分折了具体边坡在波动作用下的位移场、应力场和稳定性系数。对真实的地震

3、加速度时程进行位移积分时会产显著的位移飘移，本文用最小二乘法对加速度经两次积分所得的位移进行了数值修正，得出了较为满意的位移波型。本文对土边坡上的一个折线滑面和一个圆弧滑面上的稳定性进行了较为深入的研究，不仅计算了简单正弦波在短时间内(几秒钟)共同作用下边坡的稳定性，而且研究了边坡在二个真实地震波作用下较长时间内(几十秒钟)的动力反应及其稳定性。‘最后，对本文的主要研究成果和存在的问题进行了总结，并指出了今后还须进一步研究的有关问题。ABSTRACTInthethesis．themathematicmodelofslopewasdeveloped；也e

4、nthestabilityofatwodimensionalslope(planestrainproblem)wascomprehensivelyandsystematicallyanalyzedonthebasisofwavepropagation，bymeansoftime．domainlumped．massexplicitfiniteelementandlocaltransmittingartificialboundary．AndaquantitativeevaluationmethodofaslopedynamicstabilityWaspro

5、posed，thenaslopeprogramWasdevelopedtoanalysistheslopedynamicstabilityaccordingtothedisplaeementandstressfields．Thedy越micanalysisofslopestabilitymustintroducethewavepropagation；thenanopensystemiSthestudiedmathematicmodel．Undertheconditionoflinear．elasticity,thegeneralstressfieldc

6、allbeviewedasthesuperpositionofgravitationalstressfieldandtheadditionalstressfield．ThetwomodeIstailbestudiedandcalculatedrespectively．Inthebeginningofthe也esis．areviewandintroductionisprovidedonthepresentmethodsofslopedynamicstability．Thence，thepaperbrieflyintroducedsomesoildynam

7、icconstitutivemodelsaswellastheirmeritsanddisadvantages．Andseveralartificialboundwasanalyzedandcompared．Following,themotionoftheintemalnodeandtheartificialboundarynodeinthecalculateddomainWasdeliberated．11地commonmethodsofwavefieldseparationandthemechanismofhi曲·frequentinstabilit

8、yanddriftofcalculatingresultswerediscusseddelib