结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究.pdf

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1、q6琶q朋一t—-J1Jvo1．辞_、O．斗2012年7月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NJuly，2012结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究田小甫，孙进忠，刘立鹏，郑小燕，贾雷(1．北京市地质S-程勘察院，北京100048；2．中国地质大学(北京)，北京100083；3．中国水利水电科学研究院，北京100044)[摘要]本文采用数值模拟的方法，利用UDEC软件，开展了结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究，研究内容涉及结构面产状和位置变化对岩体边坡地震动放大系数空间展布的影响。根

2、据岩体边坡中结构面发育的一般规律，本文模型工况主要考虑与坡面相交的贯穿性结构面，模拟的主要物理对象是层面、贯穿性长大软弱结构面等。数值模拟结果表明：结构面越靠近坡顶，边坡上部的地震动响应越强烈；顺倾结构面会使坡肩部形成更强烈的地震动响应；边坡越陡，坡顶和坡肩部的地震动响应越强烈。上述规律对于岩质边坡地震稳定性分析具有指导意义。[关键词]岩质边坡结构面地震动加速度放大系数数值模拟[中图分类号]P642[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2012)04—0840—7TianXiao-fu，S

3、unJin-zhong，LiuLi-peng，ZhengXiao-yan，JiaLei．Numericalsimulationoftheinfluenceofstructuralplanesonseismicmotiononrockslopes[J]．GeologyandExploration，2012。48(4)：0840—0846．响的二维数值模拟研究。为便于边坡内不同位置地1引言震动强度的比较，研究中定义边坡岩体中一点地震我国是一个地震多发的国家，而地震是边坡失动峰值加速度。与坡脚处地震动峰值

4、加速度o之稳的主要诱因之一(Keefer，1984)，例如，汶川5．12比为边坡的地震动加速度放大系数(=ap／a)。大地震触发了大量的边坡崩滑，带来了不可估量的本文研究内容主要涉及结构面产状、位置变化及与损失。所以，边坡地震稳定性问题已成为岩土工程坡角组合变化对岩体边坡地震动加速度放大系数空研究的热点问题(Lingeta1．，1997；姚爱军等，2003；间展布的影响。L．Siad，2003；陈蜀俊等，2004；Bakereta1．，2006；史丹等，2006；李维光等，2007；祁生文，2004

5、，2007)。2含结构面边坡动力响应模拟方案目前，对于边坡的地震稳定性评价主要采用拟2．1基本假定静力法和有限滑动位移法，这两种方法都需要确定本文在结构面对于岩质边坡动力响应规律的研地震系数(Newmark，1965；洪海春等，2005；)。地震究中遵循如下假定(苏生瑞等，2003)：系数Ot定义为一点的地震动加速度。与重力加速(1)应力应变关系：平面应变状态；(2)岩石材度g的比值(Ol=a／g)，可见，边坡地震系数的确定需料：均匀的各向同性材料；(3)结构面本构关系：莫要明确边坡对于地震作用的响

6、应规律。祁生文尔一库伦滑动模型；(4)入射地震波：从模型底面垂(2002，2003)、何蕴龙等(1998)、石玉成等(1999)、直入射的剪切波。徐光兴等(2008)针对边坡的地震响应问题开展了数值模拟研究，得到了一些有价值的研究成果。这2．2模型工况选择些成果主要针对的是均质边坡的情况，对于存在着岩体中结构面的分布具有不确定性，而且其发大量结构面的岩体边坡有待进一步研究，所以，本文育的规模和特征也有很大的不同，考虑现实中所有采用UDEC软件展开了结构面对岩体边坡地震动影情况下结构面对于岩质边坡动力

7、响应影响存在着很[收稿日期]2011—11—21_[修订日期]2012—02—21-[责任编辑]郝情情。[第一作者]田小甫(1982年一)，男，博士，从事三维地质建模和边坡地震稳定性分析方面的工作。E—mail：tianxiaofu2002@126．corn。840第4期田小甫等：结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究大的困难。为了突出主要矛盾，考虑岩质边坡中结测点上地震动加速度的最大值。计算持续时间应该构面发育的一般情况，本文主要研究与坡面相交的保证入射地震波传播到坡顶并发生反射叠加作用，贯穿性

8、结构面，用以模拟边坡岩体中的层面、贯穿性待波场稳定后再进行加速度最大值的提取。各种工长大软弱结构面等。在边坡模型中布置一条与坡面况模型参数按表1选取。相交的贯穿性结构面，考虑坡角、结构面与坡面交点2．4地震荷载的位置、结构面刚度以及结构面倾角这些参数的变地面地震动过程一般以水平方向振动为主，频化对边坡动力响应的影响。模型示意图如图1所率成分复杂，地震动加速度主频一般在2～10Hz。示。图中：为边坡水平长度，为边坡高度，h为结为了进行一般规律性研究，本次数值模拟地震动力