地震作用下順層巖質(zhì)邊坡變形破壞坡面效應(yīng).pdf

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1、公路2012年8月第8期HIGHWAYAug．2012No．8文章編號(hào)：0451—0712(2012)08-0012—05中圖分類號(hào)：U416．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A地震作用下順層巖質(zhì)邊坡變形破壞坡面效應(yīng)王多軍，裴向軍，宋金龍(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成都市610059)摘要：地震作用下，坡面形態(tài)對(duì)巖質(zhì)邊坡的變形破壞過程存在一定影響。文中以汶川地區(qū)公路沿線具有典型坡面形態(tài)的順層巖質(zhì)邊坡為例，采用離散元UDEC軟件，模擬4種坡面形態(tài)下邊坡的變形破壞過程，并監(jiān)測(cè)坡體關(guān)鍵位置處的位移和坡體應(yīng)力場(chǎng)。通過模擬結(jié)果，對(duì)比分析不同坡型邊坡變形

2、破壞的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間、邊坡的破壞位置，以及邊坡破壞的程度和模式，總結(jié)出地震作用下該類順層巖質(zhì)邊坡變形破壞的坡面效應(yīng)，最后通過應(yīng)力場(chǎng)分析引起坡面效應(yīng)的原因。關(guān)鍵詞：地震作用；順層巖質(zhì)邊坡；離散元；坡面效應(yīng)汶川地震后，公路沿線邊坡誘發(fā)了大量的崩塌、典型坡面形態(tài)邊坡為層狀中緩傾順向坡，基巖為灰滑坡地質(zhì)災(zāi)害。經(jīng)大量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地震地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)巖，邊坡坡度約3O?！?O。。在縱剖面方向上發(fā)育一生的具體部位與微地貌形態(tài)有密切的關(guān)系。微地貌直陡傾坡內(nèi)節(jié)理，節(jié)理角度約為45。～7O。。為了排主要包括坡度、坡高及坡面形態(tài)。已有研究證實(shí)坡除差異因素的影響，本文對(duì)所選取邊坡建立

3、概化模面形態(tài)對(duì)動(dòng)力波的傳播存在影響，文獻(xiàn)E5-1分析對(duì)比型(圖1)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，模型左側(cè)邊界高度為了不同坡面形態(tài)對(duì)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響。但對(duì)于100m，右側(cè)邊界高度為20m，底部邊長(zhǎng)為1151TI，地震作用下，坡面形態(tài)對(duì)巖質(zhì)邊坡變形破壞過程影均采用直線組成的折線型坡面；層面間距3．5m，節(jié)響的研究較少。本文通過二維離散元UDEC軟件，理間距4ITI，強(qiáng)風(fēng)化層厚15ITI；凹型和凸型坡變坡計(jì)算分析不同坡型對(duì)邊坡變形破壞過程的影響?；c(diǎn)位置約在1／3坡高處，階梯型邊坡變坡點(diǎn)分別在于汶川災(zāi)區(qū)公路沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，選取其中典型1／3、2／3坡高處；模型采用

4、理想彈塑性材料，屈服條路段的順層巖質(zhì)邊坡為模型，在考慮一組結(jié)構(gòu)面的件符合Mohr-Coulomb準(zhǔn)則。前提下，通過模擬結(jié)果，分析不同坡型邊坡變形破壞L的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間、邊坡的破壞位置以及邊坡破壞的ll—l廣__程度和模式，總結(jié)出地震作用下順層巖質(zhì)邊坡變形I破壞的坡面效應(yīng)，最后通過應(yīng)力場(chǎng)分析引起坡面效I應(yīng)的原因。8l1計(jì)算模型自然界的坡面形態(tài)多種多樣，但可以看成是簡(jiǎn)I單基本形態(tài)的組合。從縱向輪廓上看，可分為凸型、凹型、直線型和階梯型。本文考慮的模型除了坡面形態(tài)不同，其余的參數(shù)、邊界條件、節(jié)理塊體的分割盡量相同，以確保只有坡面形態(tài)這一影響變量。單位：121

5、1．1模型的建立及材料參數(shù)的選取圖14種基本坡面形態(tài)根據(jù)汶川地區(qū)公路沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，所取的基金項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)40972195；西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)2009318000095收稿日期：2011—12—262012年第8期王多軍等：地震作用下順層巖質(zhì)邊坡變形破壞坡面效應(yīng)根據(jù)勘查報(bào)告結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，本次模表1巖體結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)建議值擬所選計(jì)算參數(shù)如表1和表2所示。力學(xué)指標(biāo)1．2邊界條件的選取結(jié)構(gòu)面法向剛度切向剛度內(nèi)摩擦角內(nèi)聚力對(duì)模型進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)，模型兩側(cè)考慮為MPaMPa(。)kPa自由場(chǎng)邊界，有效避免地震

6、波在坡體內(nèi)傳播時(shí)反射巖層面8000550O305O回模型內(nèi)部。地震波從模型底部輸入(圖2)。在施加動(dòng)力條件之前，須進(jìn)行靜力分析，即在靜力分析達(dá)節(jié)理面5500400o2712到平衡后，再施加動(dòng)力邊界條件。表2巖體物理力學(xué)參數(shù)建議值力學(xué)指標(biāo)巖性查鏖泊松比登些量堡堡量墮量壁塞魚內(nèi)聚力墊塑壅g·cm一3GPGPaGP(。)MPaMPa弱風(fēng)化灰?guī)r2．7O．23106．Z4．1406．2l_8強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r2．5O．2781．25．1323．4O．6一鼉羆簧∞∞∞如加加∞∞∞∞∞∞∞∞lllIIh1．．1I～I(xiàn)uJIJ_-J一‘■LEL*~一5Ⅱ’n：g-fhn箬寸

7、寸In。In時(shí)間，s(a)水平加速度時(shí)程曲線圖2邊坡計(jì)算模型及地震作用下的自由場(chǎng)邊界(凹型)1．3地震波的輸入5O．0O地震波的輸入采用所在邊坡鄰近地區(qū)記錄數(shù)l-l-JJL．．II‘_一一據(jù)。由于地震波初始波和后期衰減波的加速度較望0．O0’?m-舊IIn寸?！ば?，對(duì)坡體影響較小，因此，此次模擬采用60S的中塾}{n一II暇mnn甘寸．n．nInv．5O00強(qiáng)波，以對(duì)比分析坡面效應(yīng)。地震加速度時(shí)程曲線如圖3所示。時(shí)間／s1．4監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)(b)豎向加速度時(shí)程曲線為了定量分析坡面形態(tài)的影響，本次計(jì)算在不圖3模擬采用的加載地震波同坡型模型的頂部和底部表面

8、相同高程處分別設(shè)置了2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)坡體水平向位移(圖1)。波輸入19S后坡體明顯變形，后緣逐漸拉裂，坡