边坡动力稳定性分析的时程传递系数法(3)
3.3 时程传递系数变化规律
如图5,虚线代表天然工况(地震力为0)下的稳定系数曲线,实线代表地震工况下的时程稳定系数曲线。经分析可得如下特征:
图5 岩质边坡时程稳定系数变化规律Fig. 5 Variation law of time-history stability coefficient of rock slope
1)地震工况下的时程稳定系数围绕着天然工况下的稳定系数上下波动,波动在天然工况稳定系数之上较多,占86.5%,之下较少,占13.5%,地震力具有明显增加岩质边坡稳定性的作用。
2)岩质边坡天然工况下的稳定系数为1.519,地震力作用下岩质边坡的稳定系数最大值为4.196,时刻为2.38 s,对应的加速度为1.19 m/s2,同时也是最大加速度值;最小稳定系数为1.060,时刻为5.5 s,对应的加速度为-0.027 m/s2,同时亦是最小加速度值,这与现实情况较为吻合。同时,出现的最小稳定系数的时刻为5.5 s,表明岩质边坡在地震力作用下破坏具有滞后性。
3)图5中显示,稳定系数时程曲线总体显示出规律性的15个波峰和14个波谷,波峰周期在1~1.5 s,波幅在1.5左右;波谷周期在0.5 s左右,波幅0.5左右,表明地震力对岩质边坡稳定系数增加作用集中在1.5,地震力对岩质边坡稳定系数降低作用集中在0.5。波峰左侧为稳定系数急剧上升段,右侧为相对缓慢下降段,但由于稳定系数下降周期在1~1.5 s之间,表明岩质边坡动力破坏具有突发性。
4)假定岩质边坡安全系数为1.2,图5大于1.2的稳定系数占99.23%,表明岩质边坡破坏概率为0.77%,根据边坡概率分析理论[17],可以认为此边坡在此地震动作用下是稳定的。
4 结 语
提出了边坡动力稳定性分析的时程传递系数法,将地震加速度时程通过地震力形式归于传递系数法中的条块传递系数,计算传递系数时程,进而可得到地震动力稳定系数时程,此法计算简便,操作简单。
算例讨论得出,当地震加速度大于-0.2时,传递系数随条块呈现出先减小后增加、再减小的整体趋势,反之,传递系数随条块表现为持续降低的规律;当地震加速度小于0时,加速度方向为反坡向,对边坡稳定性有利,反之,加剧了边坡的危险性。地震工况下的时程稳定系数围绕着天然工况下的稳定系数上下波动,地震力大部分指向坡内,具有明显增加边坡稳定性的作用;而仅有小部分顺坡向地震力降低了边坡稳定性;岩质边坡在地震力作用下破坏具有滞后性。岩质边坡动力破坏具有突发性。假定岩质边坡安全系数为1.2,岩质边坡破坏概率为0.77%,根据边坡可靠度理论,此边坡在此地震动作用下是稳定的。
0 引 言
2008年5月12日,汶川发生8.0级大地震,地震触发了大量边滑坡灾害[1]。汶川地震诱发滑坡数量之多、分布之广、面密度之高、破坏之强、伤亡之多、损失之重举世罕见[2]。如规模最大的安县大光包滑坡,体积达约7~10×108m3;运动距离最大的绵竹文家沟高速远程滑坡,最大位移超过4 km;灾难最大的北川县城城西滑坡,导致1 600余人死亡;潜在危险性最大的北川唐家山滑坡堰塞湖,威胁绵阳30万人的生活安全。因此,研究边坡动力稳定性评价方法具有积极意义。
目前,许多学者对边坡动力稳定问题做了大量研究,如LING H I等[3]认为,当水平加速度较小时,可忽略竖向加速度对边坡动力稳定性的影响,当水平加速度加大时,竖向加速度对边坡抗震性能和滑移位移的影响不容忽略;R·SHUKHA等[4]认为地震动输入方式对边坡动力稳定评价的影响应当考虑,同时考虑水平和竖向加速度输入时,竖向加速度及其水平加速度的组合方式将在一定程度上增大或降低斜坡的稳定系数及滑移量;刘汉龙等[5]考虑地震对边坡的动力作用,提出了用最小平均稳定系数作为评价指标,发展了边坡地震稳定性时程分析方法;邓东平等[6]分析了直线、圆弧和任意曲线3种滑动面形式的边坡动力稳定性时程方法;孟庆筱等[7]提出采用设定地震方法对三峡库区地震边坡进行危险性评估;黄诚等[8]通过沿滑面的应力积分法和动力时程分析法,研究地震动单独作用对边坡动安全系数的影响,发现竖向地震动与水平地震动一样也对边坡抗震稳定性有显著的影响;徐红涛等[9]基于爆破振动峰值速度衰减规律和爆破振动速度或加速度时程曲线,计算出特定时刻作用在各条块上的爆破振动惯性力,并施加到各个条块上采用刚体极限平衡分析方法中的Sarma方法得到了稳定性时程曲线;刘建军等[10]针对以地震波作用中最后时刻或加速度值最大时刻的安全系数作为评价标准的问题,通过强度折减法,借助数值计算获得了地震载荷作用下安全系数时程曲线;张锋春等[11]结合某石灰石矿排土场动力边坡稳定性问题,得出在地震作用下边坡不同位置的位移和加速度时程,对边坡工程的动力分析具有参考意义;王环玲等[12]研究表明,用时程分析法计算边坡地震作用下的动力响应结果能够较真实地反映出岩石高边坡的动态特征以及地震对高边坡的扰动作用;许名标等[13]对水电站边坡开挖爆破动力时程分析表明,边坡不会产生共振现象,随着爆破规模的增大,出现明显的速度放大效应和惯性滞后效应;彭德红等[14]对边坡爆破开挖ANSYS分析得出,此次爆破的振动速度最大值超标,各种应力在坡脚底部存在应力集中现象。
文章来源:《世界地震工程》 网址: http://www.sjdzgczz.cn/qikandaodu/2021/0722/496.html
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