刚性挡土墙地震失效模式的数值研究.pdf

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1、邹德高等：刚性挡土墙地震失效模式的数值研究75·冻土与地基基础·刚性挡土墙地震失效模式的数值研究邹德高，骆巍，张争超(1．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室．辽宁大连116024；2．大连理工大学水利工程学院。辽宁大连116024)【摘要】采用离散元方法建立了某刚性重力式挡土墙的数值模型，并根据室内材料试验结果标定了数值模型的微观参数，使数值模拟结果建立在可靠的参数选择基础上。利用颗粒流软件的微观实时测量优势研究了地震荷载作用下挡土墙的失效模式。研究结果表明：加载初期，挡土墙在墙后动土压力、

2、自身地震惯性力和基础摩擦力的作用下保持稳定；随着加速度峰值的增大，动土压力的波动偏离静土压力并逐渐增大，挡土墙发生水平滑移和旋转，当基础破坏后挡土墙还将发生竖向位移。【关键词】刚性重力式挡土墙；地震失效模式；离散元【中图分类号】TU476．4【文献标识码】A【文章编号】1001—6864【2012)10—0075—03DIsCRETEEIE^僵ENTSTUDYoN咖FAⅡREMoDEOlFRIG】DGRAVITYRETAⅡGWALLZOUDegao，LUOWei，ZHANGZheng—ck3(1．

3、StateKeyLaboratoryofCoastalandOfshore，DalianUniversityofTechnology，LianningDalian116024China；2．SchoolofHydraulicEngineering，DalianUniversityofTechnology，LiaoningDalian116024，China)Abstract：Inthispaper，anumericalmodelofrigidgravityretainingwallwascreat

4、edbydiscreteel-ementmethod，andmicroscopicparametersofthenumericalmodelwereadjustedaccordingtoindormaterialtesLTheseismicfailuremodeoftherigidgravityretainingwallwasstudiedusereal—timemeas—uringadvantageofthesoftware．Theresultsshowthatretainingwallrema

5、instableduetoactiveearthpressure、seismicinertialforceandfrictionalforceattheearlystageofloading．Withtheincreaseofpeakacceleration，thehorizontalactiveearthpressureincreasegraduallysothattheretainingwallproducedthehorizontaldisplacementslidingalongwithr

6、otation，andtheretainingwallproducedtheverticaldis-placementafterthefoundationdamaged．Keywords：rigidgravityretainingwall；seismicfailuremode；discreteelementmethod挡土墙被广泛应用予交通、桥梁、建筑物基础、水力模型试验和数值计算分析。一般原位观测的利和港口等生命线工程中。在铁路、公路工程中，挡土资料非常少；而模型试验限于试验设备的空间尺寸，只墙

7、用于支撑路堤填土或路堑边坡：在桥梁工程中，挡土能对缩尺后的模型进行研究；数值计算分析方法则没墙用于稳固桥台；在水利和港IZl工程中，挡土墙可防止有空间尺寸限制，可对任意尺寸模型进行计算研究，已流水对建筑物或河堤的冲刷，保护沿河岸建筑物和河成为研究土工建筑物抗震问题的重要手段之一。本文岸。然而由于地震导致挡土墙破坏而引发巨大灾难和采用离散元数值方法对刚性重力式挡土墙的地震失经济损失的实例屡见不鲜，如四川汶川地震中许多挡效模式进行了数值计算分析，得到一些有意义的结论。土构筑物如挡土墙、基坑支撑、桥台在

8、地震中发生了严1离散单元法原理重破坏⋯。因此，为了减少由于挡土墙发生地震破坏离散单元法公认是由Cundall教授1971提出而产生的生命安全和经济损失问题，人们对地震作用的。离散法和有限元法一样将区域离散成一定数下挡土墙的位移预测、失效模式等问题极为关心。目的单元，但离散元中的单元在运动过程中不受变形挡土墙抗震性能研究的手段主要有原位观测、动协调约束，相邻单元可以接触也可以分离。单元之间[基金项目】地震行业科研专项经费项目(201208013)；国家自然科学基金项目(5113800