基于滑移线场理论的地震作用下的边坡稳定性分析

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自汶川大地震后,地震作用下的边坡稳定性问题已成为国内岩土工程界的重要课题。在土质边坡的地震稳定性分析中,滑动面的确定至关重要,而当前普遍采用的圆弧滑动面法只是一种经验法,在计算过程中会产生较大误差。滑移线场理论通过平衡方程、屈服条件和应力边界条件求出土坡塑性区和弹性区的应力、位移和速度分布,进而进行滑动面的搜索,较圆弧滑动法更为科学合理。本文采用滑移线场理论分析地震作用下土质边坡的稳定性具有重要的理论与实际意义。本文运用理论分析和数值模拟,重点研究了土质边坡的地震稳定性分析方法,主要内容如下:首先,本文运用动力有限元法计算了地震作用下边坡中的应力,运用滑移线场理论进行了地震作用下土质边坡滑移线搜索,并计算了每条滑移线的安全系数,其中安全系数最小的滑移线即是最危险滑动面,通过算例分析,表明了该方法的合理性。其次,运用蒙特卡罗法进行了地震作用下的土质边坡动力可靠度分析,提出了采用最小平均动力可靠度指标来评价地震边坡的稳定性,计算表明如果不考虑土质边坡参数的随机性,仅仅以安全系数作为地震作用下边坡稳定性的评判标准,会使得计算结果偏于安全。最后,运用本文介绍的方法计算分析了地震波振幅、地震波频率以及土体的黏聚力变异系数和内摩擦角变异系数对边坡剪切带以及动力可靠度的影响,计算结果表明:地震振幅越大,土质边坡稳定性越低;当地震频率与土质边坡的自振频率越接近时,边坡越不稳定;黏聚力变异系数或内摩擦角变异系数的增加会降低地震边坡的稳定性。论文的工作及结论对实际工程有着重要的指导意义。
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