基于不同地震力偏角的一阶边坡稳定性分析-论文.pdf

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1、第35卷第2期宁夏大学学报(自然科学版)2O14年6月Vol_35No．2JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition)Jun．2014文章编号：0253—2328(2014)02—0130—06基于不同地震力偏角的一阶边坡稳定性分析张景焘，杨鹏，胡玉娇，赵涛。，张振(1．长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安710064；2．长安大学公路学院，陕西西安710061)摘要：针对一阶边坡在地震力作用下的稳定性问题，在毕肖普法中考虑受地震力影响产生的切向

2、力和竖向力，建立一阶边坡受力模型．对不同地震力偏角范围内一阶边坡安全系数计算公式进行推导．编写VB工程计算软件进行迭代计算，得出在不同地震力偏角时一阶边坡的安全系数和最小安全系数以及安全系数在不同地震加速度及震动时刻的变化规律，为一阶边坡抗震设计提供重要的参考依据．关键词：一阶边坡；地震力偏角；安全系数；震动时刻；地震加速度分类号：(中图)U416．14文献标志码：A地震荷载作用下的边坡稳定性问题一直是岩土r—_I—R一：±：工程领域所关注的问题之一，也是难题之一．边坡在2sin(a—tan-t孝)(3)动力荷载

3、作用下的稳定性研究尚处探索阶段，但也取得了一些成果．例如用于评价地震边坡稳定性的两类b3方法、基于边坡惯性失稳理论的拟静力法、Newmark、／气．／jho=~h滑块分析法、Makdisi-Seed法等；基于衰减理论的流动破坏分析法、变形破坏分析法等_1]．通常将地震f：b力与水平线所成之角称为地震力偏角．本文基于毕．l／、，、I、肖普模型，通过与拟静力法对比，以一阶边坡为例，通一一一kp／／Q／"．V．过公式推导和编制VB程序，分析了不同地震力偏角E(u，。l，yl，l情况下，一阶边坡安全系数的取值及安全系数在

4、不同V，、，地震加速度与震动时刻的变化规律．文中确定最危险、厂7、x滑动面的合理性是基于毕肖普模型的．图1一阶边坡受力示意图一阶边坡力学分析模型设一阶边坡失稳时对圆心O的滑动力矩为M，抗滑力矩为Mr．其中，M及M分别为待定参数“，假定一阶边坡稳定性分析为平面应变问题、坡，a，的函数．于是，一阶边坡稳定性的安全系数可体由多种地质分层组成且土体均质、坡顶水平投影定义为平行于坡肩线的垂直裂隙，则可取图1所示的一阶边坡简化模型进行力学分析L5]．K一．(4)图1中，对应一组待定参数“，，a可确定圆弧对(4)式，只要推导出

5、滑动力矩Ms(“，，，)滑动面的圆心坐标(，r／)及半径R．由几何关系得及抗滑力矩M(“，v，，口)的计算公式，则可通过在一Rsinfa一2tan旦)，(1)计算机上迭代试算求出最小的安全系数K⋯．以下、，将针对图1所示的一阶坡型给出M(“，，a，)及r／一Rcosfa一2tan1，(2)M(“，v，Ct，口)的计算公式．收稿日期：2013—12—02基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110205110003)作者简介：张景焘(1986一)，男，硕士研究生，主要从事岩土工程、路基工程研究第2期

6、张景焘等：基于不同地震力偏角的一阶边坡稳定性分析13lrzRcos(fl—a)1I(3一HI)sinfldx+2一阶平台边坡在地震作用下的安全系数计算公式[-7-11]I(3一)sinfldx1．2)抗滑力矩M的计算公式．对图1中的一阶平台型边坡情况，坡体以台阶对圆心0的抗滑力矩包括滑动面上摩擦力、粘为界，分为两种土层．坡面及坡顶面的方程分别为结力、地震力产生的力矩，即(AP坡面)Y1一，0≤z≤b，(5)Mr—M。+M+MED+MEs，(13)1M：M+M，(14)(QB坡面)Yz—H+兰，b≤≤b。，Mr：M

7、+M，(15)0(6)式中：M：。、M分别为弧面ACE及EG斜面上的摩(坡顶面)Y3一H+三二，z≥b。，(7)擦力产生的抗滑力矩，M一式中：b1一m1H1，b2一b1+d1，b3一b2+zH2，H—Hl+H2．MRtg[』(codx+["(／-／1c。s啦出]+圆弧ACE上的任意点以，Y表示，则圆弧方y2Rtg[(一H~)cos出+(一H1)cos国出]．程为一。Y一71一。一(z一)，O≤z≤“．(8){ylRcos(p-口)I(H1～y)COS肚+72Rcos一口)×圆弧曲线ACE上任意倾斜角为口，si一，

8、(9)[』==(。一H1)cos+cos])tg⋯M为弧面ACE及EG斜面上的粘结力产生的抗滑COS一af———————————．(1l0U)J力矩，直线滑动面EG的方程为dx～RJ口，～R。(＼sinn专)／，3，=v+(z一)tan，“≤32≤Z，(11)．0COSH—+“tan口一旦一ho式中Z一————————。——一．～s(flj’：+f2R』：，tan卢一1C