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地震在我国属于多发性的自然灾害,在公路工程边坡中,地震作用常常是诱发边坡失稳的重要因素,会对道路的正常运行及国家人民的生命财产安全产生严重威胁,因此分析地震作用对边坡稳定性的影响这一主题也受到越来越多的重视。而顺层岩质边坡由于其岩层形状的特殊性,在进行稳定性分析时有别于一般的土质边坡或均质岩石边坡,在发生破坏时通常会有不同的表现。文章主要通过理论分析和数值模拟相结合的方法,结合西南地区某工点的边坡工况,对地震作用下顺层岩石高边坡的动力响应及稳定性进行深入分析,主要研究内容和成果包括:
①从地震作用下顺层岩质边坡的破坏状态出发,根据破坏形态和破坏原因的不同,归纳总结了横向扩展、顺层滑移、楔形破坏、倾倒破坏、溃曲破坏和滑劈破坏等常见的破坏类型,并且对地震作用下岩体的受力情况和力学特性进行分析,岩体的破坏由剪切和张拉两种形式组成。
②分析常用于岩质边坡稳定性分析的几种理论方法及其适用条件,同时就顺层边坡结构面在地震作用下的变形特性、抗剪强度和软弱夹层的影响等方面展开分析,提出地震作用下顺层岩石边坡的失稳判别可以通过边坡安全系数判据、应力水平判据、位移水平判据等手段,再结合对应的动力时程曲线来分析边坡是否已经达到失稳状态。
③通过FLAC3D软件建立边坡数值模型,用控制变量的方法对顺层岩石边坡高度、边坡坡度、软弱夹层位置、岩层倾角等关键因素进行逐一模拟,分析它们的变化对边坡稳定性的影响,同时根据岩体内部的剪应力分布和监测点位移时程曲线来判断边坡失稳时的破坏方式,与前文归纳的破坏类型对照分析。
④以某实地边坡工程的顺层岩石边坡实例为计算模型,对地震作用下含软弱夹层的顺层岩石边坡,根据《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)中相关规定,以0.30g峰值加速度进行数值模拟分析,即边坡高于20m时安全系数满足1.15,低于20m时安全系数满足1.10为对照指标,研究该工点在进行挖方边坡设计时应满足的临界安全高度及坡度。同时得出在岩层倾角较缓且边坡下部含有软弱夹层时,多是以顺层滑移的形式产生破坏,最大位移皆集中在软弱层与上方岩层在坡面的交点处,该工点边坡的失稳大多是软弱层破坏与岩体自重共同作用的结果。
①从地震作用下顺层岩质边坡的破坏状态出发,根据破坏形态和破坏原因的不同,归纳总结了横向扩展、顺层滑移、楔形破坏、倾倒破坏、溃曲破坏和滑劈破坏等常见的破坏类型,并且对地震作用下岩体的受力情况和力学特性进行分析,岩体的破坏由剪切和张拉两种形式组成。
②分析常用于岩质边坡稳定性分析的几种理论方法及其适用条件,同时就顺层边坡结构面在地震作用下的变形特性、抗剪强度和软弱夹层的影响等方面展开分析,提出地震作用下顺层岩石边坡的失稳判别可以通过边坡安全系数判据、应力水平判据、位移水平判据等手段,再结合对应的动力时程曲线来分析边坡是否已经达到失稳状态。
③通过FLAC3D软件建立边坡数值模型,用控制变量的方法对顺层岩石边坡高度、边坡坡度、软弱夹层位置、岩层倾角等关键因素进行逐一模拟,分析它们的变化对边坡稳定性的影响,同时根据岩体内部的剪应力分布和监测点位移时程曲线来判断边坡失稳时的破坏方式,与前文归纳的破坏类型对照分析。
④以某实地边坡工程的顺层岩石边坡实例为计算模型,对地震作用下含软弱夹层的顺层岩石边坡,根据《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)中相关规定,以0.30g峰值加速度进行数值模拟分析,即边坡高于20m时安全系数满足1.15,低于20m时安全系数满足1.10为对照指标,研究该工点在进行挖方边坡设计时应满足的临界安全高度及坡度。同时得出在岩层倾角较缓且边坡下部含有软弱夹层时,多是以顺层滑移的形式产生破坏,最大位移皆集中在软弱层与上方岩层在坡面的交点处,该工点边坡的失稳大多是软弱层破坏与岩体自重共同作用的结果。