基于FLAC3D的堆积型边坡加速度放大效应研究

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近年来,我国西部山区地震灾害频发,常诱发大规模滑坡地质灾害。堆积型边坡因其物质构成与结构的特殊性,在地震荷载作用下极易发生滑坡,形成地质灾害。这种灾害在我国地震地质灾害中占有相当比例,但对其加速度放大效应仍有认识上的不足。为此,论文在总结国内外边坡地震响应方面主要进展的基础上,以常见的堆积型边坡加速度放大效应为研究主线,采用主流的岩土工程分析软件FLAC3D,研究了堆积型边坡与相应的均质土坡、岩坡三种坡体结构的加速度响应特征,分析它们的差异性,进一步研究了输入地震动特性对堆积型边坡加速度放大效应的影响。具体工作及成果如下:1.利用FLAC3D软件建立了堆积型边坡与相应的均质土坡、岩坡的数值分析模型,研究了典型地震动作用下坡体表面、坡体和基岩内部的加速度响应分布特征,分析了三者之间的异同性。结果表明:(1)均质土坡和均质岩坡PGA放大系数基本符合沿高程非线性放大。(2)堆积型边坡坡面在靠近坡脚1/3范围PGA放大系数增幅较大,后2/3高程符合沿高程非线性增大且放大效果显著;坡体内各测点与坡面各测点的PGA放大系数沿高程变化的规律完全不同,不同部位放大效应不同,呈波浪形变化;坡顶出现了坡肩放大效应;基岩处加速度沿高程放大,但与滑体的放大相比明显减弱。(3)堆积型边坡的坡面、坡内材质与均质土坡相同,基岩材质与均质岩坡相同,但整体放大效果均质土坡>堆积型边坡>均质岩坡。(4)地震波沿坡体向上传播时,存在明显的坡面波形转换现象。坡面各点地震动所包含的频谱成分与输入地震动存在明显的差异。2.进一步研究了输入地震动的波形、幅值、频率、初动方向、持时对堆积型边坡加速度响应的影响,分析了坡体表面、坡体和基岩内部的加速度响应分布特征。结果表明:(1)随着输入地震波幅值的增大,堆积型边坡坡面PGA放大系数逐渐减小;坡内PGA放大系数呈波浪形变化;基岩PGA放大系数变化很小。(2)不同频率的El Centro波作用下,堆积型边坡PGA放大系数并未完全随卓越频率的增大而增大。(3)不同地震波波形作用下,堆积型边坡加速度响应差距很大。Taft波作用时PGA放大系数最大,其次为Kobe波作用时,El Centro波作用时最小。(4)地震动初动方向和持时对于堆积型边坡加速度响应影响很小。
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