考虑结构面退化的岩质边坡动力稳定性分析.pdf

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1、第44卷第22期人民长江Vo1．44．No．222013年11月YangtzeRiverNOV．。2013文章编号：1001—4179(2013)22—0090—05考虑结构面退化的岩质边坡动力稳定性分析廖少波，姜黎，刘晓，夏浩(1．中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074；2．中国电力工程顾问集团中南电力设计院，湖北武汉43007l；3．中国地质大学(武汉)教育部长江三峡库区地质灾害研究中心，湖北武汉430074)摘要：在总结前人关于结构面屈服加速度的累积位移和速率效应的成果基础上，结合动力强度折减法，提出了

2、一种考虑结构面退化的岩质边坡动力稳定性系数计算方法，并提供了该方法实施的具体步骤。针对一概化岩质边坡模型，应用所提方法计算了其动力稳定系数。结果表明，当计算岩质边坡的动力稳定性时，采用考虑结构面退化效应的动态摩擦系数是非常有必要的，相较于结构面静态摩擦系数，选用前者所获得的计算结果更加符合实际情况。关键词：动力稳定性；结构面退化；动态摩擦系数；3DEC；岩质边坡中图法分类号：P642文献标志码：A地震是诱发斜坡失稳，发生崩塌、滑坡、泥石流的目前该方法主要有两种动力失稳判据：①以关键一个主要诱因。2008年“5·12”汶川

3、大地震(M=点的位移或者速度发散为标准；②以永久位移和8．0级)触发了15000多处滑坡、崩塌地质灾害，直接折减系数曲线来判断，曲线的突变点所对应的折减系造成2万多人死亡¨。岩质边坡动力响应以及地震稳数即为边坡的动力稳定性系数。然而上述研究都定性分析已成为岩土工程界和地震工程界的重要课题是采用岩土体的静力参数来进行动力分析，这显然与之一。。岩质边坡动力稳定评价方法主要有永久位动力分析要求不相适应。移法和动力稳定性系数法两类。大量学者采用永久位大量的岩块动力试验发现，在循环荷载作用下结移法进行了研究并取得较多成果，但由于该

4、方法构面逐渐退化，岩体结构面的地震屈服加速度具有明无法给出统一的破坏标准，在实际工程运用中存在较显的累积位移效应和速率效应。结构面的退化多不便。因此，国内多采用动力稳定性系数法，具体可会直接影响岩质边坡的动力稳定性系数。在前人研究分为拟静力法、动力时程法和动力强度折减的基础上，本文采用三维离散元软件3DEC作为计算法。引擎，并利用程序自带的FISH语言编制了结构面动态摩擦系数的函数来模拟结构面在地震荷载下的退化拟静力法其实质还是静力法，最大的缺陷是无法效应，最后以关键点的位移发散为失稳判据来计算岩体现动力效应；而动力时程

5、法也存在缺点，不但需要计质边坡的动力稳定性系数。算沿滑动面的应力积分以及抗剪强度积分，而且还需要解决动态最危险滑动面的定位问题。而强度折1模型理论分析减法实现起来较为简便，特别是对土质边坡，而且学术界一般认为其可以自适应地定位最危险滑动面，从而1．1边坡动力分析模型的建立避免复杂的滑动面搜索计算。假定上部滑体的质量为m，滑面倾角为，地震加收稿日期：2013—07—02基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目(41102195)；中国博士后科学基金面上资助项目(2012M521500)；中央高校基本科研业务费专项资金资助

6、项目(CUGL100234)作者简介：廖少波，男，博士研究生，主要从事工程地质模拟、滑坡演化机理和控制理论方面的研究。E—mail：156204279@qq．COm第22期廖少波，等：考虑结构面退化的岩质边坡动力稳定性分析91速度为Ag，其中为地震系数，地震动方向与水平方函数表达式：向的夹角为，如图1所示。pA(0，0)，<10mm／s，d>50ramA(0，0)Rl，<10mm／s，d≤50mmA(，d)=pA(0，0)R2，V≥10mm／s，d>50mmpA(0，0)R1R2，≥10mm／s，d≤50ram(7)其中

7、，R=E1一(1一p)()]，：=[±图1岩质边坡动力分析模型0·21og()]对滑块进行受力分析，在方向有由式(4)可知，屈服加速度的变化会引起结构面mAgcos(0一O1)+mgsin~一Ntan~=ma(1)内摩擦角的变化。对该式进行转换便可得到摩擦系数式中，为结构面的内摩擦角；N为滑面对滑体的支撑关于屈服加速度的表达式力；a为滑体的加速度；g为重力加速度。tan=s等+Slnt一)Al，d，㈩在y方向有CON=mgcosc~+mAgsin(0一)(2)引入强度折减系数k，对滑面的初始摩擦系数进联立式(1)和式(2

8、)可得行折减，即：a=Agcos(0一)+gsina一[gcosc~+Agsin(0一(0，0)：arct粕丁tan~b(9))]tamp(3)当滑体加速度a=0时，A成为屈服加速度A。式中，为结构面的初始内摩擦角。A4：!!!兰二!竺f4、1．3边坡动力稳定性系数的求解思路c面(1)在建立岩质边坡离散元数值计算模型