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1、第１期水利水運(yùn)工程學(xué)報Ｎｏ．１２０１７年２月ＨＹＤＲＯ?ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦｅｂ．２０１７ＤＯＩ：１０．１６１９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６４０Ｘ．２０１７．０１．００３梁超，張金良，練繼建．地震作用下滲流邊坡的動力響應(yīng)耦合分析［Ｊ］．水利水運(yùn)工程學(xué)報，２０１７（１）：１８－２５．（ＬＩＡＮＧＣｈａｏ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｌｉａｎｇ，ＬＩＡＮＪｉｊｉａｎ．Ｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｅｅｐａｇｅｓｌｏｐｅｕｎ
2、ｄｅｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏ?ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７（１）：１８－２５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））地震作用下滲流邊坡的動力響應(yīng)耦合分析梁超，張金良，練繼建（天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津３０００７２）摘要：３Ｄ運(yùn)用有限差分軟件ＦＬＡＣ，建立某一賦含地下水的順層巖質(zhì)邊坡三維模型，基于Ｆｉｎｎ動孔壓增長模型，對邊坡在地震作用下的加速度響應(yīng)規(guī)律作了流固耦合分析，并就地下水對邊坡塑性區(qū)分布的影響作了簡要分析。數(shù)值計算結(jié)果表明：含地下水邊坡的地震動峰值加
3、速度ＰＧＡ放大系數(shù)和坡頂加速度均大于無水邊坡，地下水位升高時，ＰＧＡ放大系數(shù)和坡頂加速度呈波動變化，當(dāng)邊坡土體處于完全飽和狀態(tài)時，兩者均明顯增大；坡腳加速度隨水位變化也呈波動狀態(tài)，當(dāng)邊坡土體處于完全飽和狀態(tài)時，同樣明顯增大；含地下水邊坡的ＰＧＡ放大系數(shù)等值線比不含地下水時的曲線分布更為雜亂，規(guī)律性較差，但仍具有明顯的加速度垂直放大效應(yīng)和臨空面放大效應(yīng)；表面風(fēng)化層的塑性區(qū)隨水位升高，其拉剪共同作用破壞單元逐漸增加，表面邊坡的破壞效應(yīng)逐漸增大。綜合加速度、坡頂位移和塑性區(qū)分布來看，地下水對地震作用下順層巖質(zhì)
4、邊坡的穩(wěn)定不利。關(guān)鍵詞：順層巖質(zhì)邊坡；地下水；地震作用；動孔壓模型；加速度響應(yīng)＋中圖分類號：ＴＵ４１３．６２文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號：１００９－６４０Ｘ（２０１７）０１－００１８－０８滑坡與地震、火山噴發(fā)并列為三大地質(zhì)災(zāi)害，引起滑坡的原因主要是強(qiáng)降雨和地震。因此，相當(dāng)一部分滑坡可以看成是地震的次生災(zāi)害。２００８年四川汶川８．０級地震引起地質(zhì)災(zāi)害５４３０處，其中滑坡３５７２處，崩塌為６００處，泥石流為７３７處，不穩(wěn)定斜坡為５２１處，均與邊坡在地震作用下的失穩(wěn)破壞有關(guān)。邊坡的地震動力分析是巖土工程界和地震工程
5、界的研究熱點(diǎn)。近年來，很多專家學(xué)者對于地震作用下邊坡動力響應(yīng)的［１］數(shù)值模擬進(jìn)行了大量研究。何蘊(yùn)龍等通過有限元動力分析方法，得到了巖石邊坡地震作用近似計算方［２－３］［４－５］法；祁升文等通過大量數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了高、低邊坡動力反應(yīng)的不同形式；言志信等對于順層巖質(zhì)邊坡地震作用下的加速度響應(yīng)規(guī)律、頻譜特性、破裂面位置以及失穩(wěn)的判定進(jìn)行了較全面的研究，并對耦［６］合地震波作用、多級平臺和黃土地質(zhì)等情況進(jìn)行了研究；徐光興等對邊坡地震動力響應(yīng)做了大量的模型試驗(yàn)，所得結(jié)果與模擬計算結(jié)果大致吻合。但無論是數(shù)值模擬還是
6、物理模型試驗(yàn)，均未考慮地下水的作用。實(shí)際上，邊坡巖土體是由巖石（或土）、水、氣構(gòu)成的三相體系，大多數(shù)巖土體的動力反應(yīng)均有地下水的參與。因此，地震作用下巖土體的動力反應(yīng)是一個極其復(fù)雜的流固耦合過程，流體賦存于巖土體的孔隙中，會使巖土體的質(zhì)量增加，改變質(zhì)量分布，從而使其模態(tài)發(fā)生改變；同時也會使巖土體的應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生變化，根據(jù)有效應(yīng)力原理，總應(yīng)力由巖土體骨架所受的有效應(yīng)力和孔隙水壓力共同承擔(dān)。在不透水條件下，孔隙水壓力不斷累積，巖土體的動力指標(biāo)，如位移、速度、加速度、動應(yīng)力、動應(yīng)變等均受到孔隙中所含水分的制約與
7、影［３］響，流固二相體系的動力特性必將有所改變，而且可能與單相體系差異極大。例如，自然界中水的單相體收稿日期：２０１６－０２－０４基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（５１５７９１７３）；國家科技支撐計劃資助項(xiàng)目（２０１３ＢＡＢ０５Ｂ０５）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（２０１６ＹＦＣ０４０１７０５）作者簡介：梁超（１９８９—），男，山西忻州人，博士研究生，主要從事泄洪誘發(fā)水工結(jié)構(gòu)及周邊場地振動的研究。Ｅ?ｍａｉｌ：Ｌｉａｎｇｃｈａｏ?００１６＠ｓｉｎａ．ｃｎ通信作者：練繼建（Ｅ?ｍａｉｌ：ｆｊｎｐ＠１２６．ｃｏｍ）
8、第１期梁超，等：地震作用下滲流邊坡的動力響應(yīng)耦合分析１９系不能傳播剪切波，而賦含地下水的巖土體二相體系則恰恰相反。剪切波（地震切向力）與壓縮波（地震豎［７］向力）同樣是造成邊坡失穩(wěn)破壞的主要原因，在距離震中較遠(yuǎn)的情況下，剪切波對邊坡的破壞作用大于壓縮波。因此，對流固二相體系的動力反應(yīng)進(jìn)行專門的研究非常必要。目前對地下水的研究主要集中于靜力作用下，地下水位迅速上漲或下跌使邊坡前緣滑動或產(chǎn)生超孔隙水壓力對邊坡穩(wěn)定造成不利影響，而對于地下水位不變
