斜坡抗震稳定性拟静力法研究.doc

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1、斜坡抗震稳定性拟静力法研究摘要：对各行业规范中拟静力法的计算规定进行了比较，讨论了竖向地震力对稳定系数的影响、地震加速度高度增大系数、地震作用效应折减系数等问题。研究表明，竖向地震力的破坏作用在拟静力法计算结果中无法体现，在极震山区从事斜坡抗震稳定性分析时，宜同时使用动力学分析法进行综合分析评价；采取适当提高斜坡稳定安全系数的办法考虑地震加速度沿高度的放大效应，提高幅度以0.02~0.05为宜；地震作用折减系数0.25的取值是合适可信的，在地震高设防烈度地区（αh≥0.2g）采用DZ/T0219-2006规范进行滑坡稳定性分析值得商榷。关键词：行业规范；拟静力法；抗震稳定性分析；竖向地震力

2、；放大效应；折减系数6学海无涯斜坡抗震稳定性拟静力法研究摘要：对各行业规范中拟静力法的计算规定进行了比较，讨论了竖向地震力对稳定系数的影响、地震加速度高度增大系数、地震作用效应折减系数等问题。研究表明，竖向地震力的破坏作用在拟静力法计算结果中无法体现，在极震山区从事斜坡抗震稳定性分析时，宜同时使用动力学分析法进行综合分析评价；采取适当提高斜坡稳定安全系数的办法考虑地震加速度沿高度的放大效应，提高幅度以0.02~0.05为宜；地震作用折减系数0.25的取值是合适可信的，在地震高设防烈度地区（αh≥0.2g）采用DZ/T0219-2006规范进行滑坡稳定性分析值得商榷。关键词：行业规范；拟静力

3、法；抗震稳定性分析；竖向地震力；放大效应；折减系数6学海无涯地震触发的山区斜坡失稳破坏往往具有分布范围广、数量多、规模大、危害大等特点，不仅直接摧毁场镇，还掩埋破坏交通生命线，造成巨大的人员伤亡与财产损失。汶川“5•12”Ms8.0地震引发了约3～5万处滑坡、崩塌、碎屑流，造成约2万人死亡（黄润秋，2009）。我国建筑、公路、铁路、水利、水电等行业规范规定，在地震动峰值加速度≥0.1g地区进行斜坡稳定性评价时应计入地震作用力。目前常用的斜坡抗震稳定性分析方法有拟静力法和动力时程法。拟静力法能直接计算出坡体的稳定系数并用于斜坡的抗震设计。但在地震作用过程中，坡体的稳定系数是随地震时程波动变化

4、的，不是一个恒定值，在某一瞬间坡体稳定系数降至1.0以下时，并不表示斜坡就会发生整体失稳破坏，而只会产生一定的永久位移，这是拟静力法所不能解决的，需要用到动力时程法进行斜坡的地震动力响应分析。自1950年太沙基首次用拟静力法来分析边坡的抗震稳定性以来，因其简便而得到广泛应用，成为目前评价边坡抗震稳定性最常用之法。然而拟静力法地震作用力的计算规定在各行业中各不相同，主要体现在各项地震系数的选取上，这给工程应用带来了一定的问题。本文归纳总结了各工程抗震规范中斜坡稳定性分析拟静力法的计算规定，讨论了拟静力法计算竖向地震作用力的影响、水平地震作用高度增大系数、地震作用折减系数等问题，从工程实践出发

5、，为工程技术人员进行斜坡的抗震稳定性分析与灾害防治提供借鉴和建议。1各行业规范对斜坡抗震稳定性分析拟静力法的规定地震触发斜坡变形失稳主要通过地震波在地层中的传播而引起，地震波在地层中传播时，地层内的岩土体质点作垂直和水平振动，从而会产生惯性力。根据牛顿第二定律，该惯性力F=ma，这就是拟静力法的由来。拟静力法实质是将地震动作用简化为施加在计算条块重心上的水平向、竖向的恒定加速度作用，其大小通常用地震系数kh、kv表示，作用方向取最不利于坡体稳定的方向。再根据刚体极限平衡理论，计算出坡体的稳定系数Fs。块体所受水平、竖向地震力等于水平、竖向地震系数乘以其重量，即：公式（1）、（2）中地震系数

6、过于笼统，无法反映出地震加速度沿高度的放大效应、地震作用折减效应等影响。我国各行业规范中对地震系数进行了细化分解，水平、竖向地震作用力计算公式可以写成如下统一公式：式中：k1为抗震重要性修正系数；k2i为计算条块i水平地震作用沿高度增大系数；k3为地震作用的效应折减系数，一般取0.25；αh、αv为水平、竖向设计基本地震动峰值加速度；g为重力加速度；Wi为计算条块i的重量。各行业规范关于拟静力法的计算规定见表1。为叙述方便，规范中地震力计算公式的系数符号与本文公式（3）、（4）保持一致。2拟静力法计算讨论6学海无涯2.1关于竖向地震作用力。工程界普遍认为在地震中水平地震力是引起边坡破坏的主

7、要原因，一般在边坡抗震稳定性分析中只考虑了顺坡向的水平地震力作用。但大量的地震宏观现象表明，在高烈度区竖向地震作用的影响是十分明显的。国内外均有αv≥αh的地震记录，如1976年前苏联格兹里地震记录和1979年美国ImperiarValley地震记录，αh=0.6～0.8g，αv分别为1.35g和1.75g。汶川地震后，许多专家学者调查发现由地震纵波引起的竖向地震力对边坡和建筑造成了极大的破坏，所记录到的地面运动峰（1）