岩质边坡岩体结构动力响应数值模拟研究

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本文从工程地质的角度,分析了岩质边坡动力响应的地质影响因素。通过岩体的抗压、动三轴、以及动力剪切数值模拟试验,分析了岩体的力学特征和验证了FLAC3D中岩体进行数值模拟的合理性。根据前人对岩体结构特征的研究、快速拉格朗日元法基本原理及FLAC3D完全非线性法动力分析特点,建立了合理的边坡地质模型。通过动力模拟计算,分析4个不同倾角结构面岩质边坡在相同的水平动荷载作用下的动力响应以及Kobe地震波作用下30°结构面边坡的动力响应,其中包括位移、速度、加速度以及应力应变关系的动力响应。动力分析结果表明,(1)边坡动力永久性变形随其结构面倾角增大而增大,并且位移主要发生在结构面及其上部岩体。(2)边坡关键点的速度和加速度响应表现复杂多变,没有明显的线性关系。但是其频谱及反应谱的共同点是,各自卓越周期主要受控于动荷载的主频率,而各自卓越周期范围及速度和加速度响应峰值则因为各自特点而表现不同。(3)坡体中结构面塑性屈服最为严重。结构面的应力应变关系表现出极为复杂的滞回曲线。不同倾角结构面的滞回圈差异很大;相同的模型在不同动荷载作用下,结构面的滞回圈也大为不同。总的来说,在动力作用下,岩体结构依然是岩质边坡变形及稳定性的控制性因素。此外,关于岩质边坡的动力分析研究还需加强对岩体动力本构关系的研究、同时要考虑岩体的损伤积累效应、动荷载的特征影响以及动荷载与地下水的耦合作用的影响。
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