邊坡的穩(wěn)定性在巖土工程界一直是一個熱門的話題,目前來說,穩(wěn)定性分析領(lǐng)域均質(zhì)邊坡已經(jīng)研究較多了。我國幅員遼闊,山地眾多,自然界中不可避免的存在許多非均質(zhì)地質(zhì)體,含軟弱夾層邊坡作為其中具有代表性的一種,其穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注。邊坡的抗剪強(qiáng)度往往在夾層處表現(xiàn)為不連續(xù),又因邊坡的失穩(wěn)破壞常常發(fā)生在夾層處,因此邊坡中軟弱夾層往往成為邊坡失穩(wěn)的決定性因素。滑坡常常是由地震觸發(fā)的。我國地處兩大活躍的地震帶之間,地震發(fā)生的頻率較高,西部山區(qū)又與兩大地震帶區(qū)域相重疊,地震的發(fā)生會使原本脆弱的地質(zhì)條件變得更加惡劣。大量的地震災(zāi)害表明,滑坡的發(fā)生與近斷層地震動密切關(guān)聯(lián),近斷層區(qū)域滑坡發(fā)生的概率遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)震區(qū)。本文借助有限差分程序FLAC3D,建立概化邊坡模型,采用多種邊坡失穩(wěn)的判別依據(jù),對均質(zhì)土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、含軟弱夾層邊坡靜力安全系數(shù),脈沖速度波作用下動力安全系數(shù)進(jìn)行了探討,并對不同工況下含軟弱夾層邊坡在脈沖地震動作用下邊坡動力響應(yīng)規(guī)律、破壞模式進(jìn)行了初步的探討。主要研究了軟弱夾層的幾何形態(tài)及邊坡的幾何形態(tài)對邊坡安全系數(shù)、動力響應(yīng)規(guī)律、破壞模式的影響。主要的工作及研究結(jié)果如下:(1)均質(zhì)土質(zhì)邊坡在4種邊坡失穩(wěn)判別依據(jù)下得出的安全系數(shù)具有一致性,巖質(zhì)邊坡的安全系數(shù)在4種邊坡失穩(wěn)判別下得出的安全系數(shù)值相近。FLAC3D在計算均質(zhì)邊坡安全系數(shù)時的結(jié)果與極限平衡法的結(jié)果相近。(2)邊坡中存在軟弱夾層會降低邊坡的靜力安全系數(shù);軟弱夾層在邊坡的位置對邊坡靜力安全系數(shù)影響較大,表現(xiàn)為夾層在邊坡中的位置越低,邊坡靜力安全系數(shù)越小;夾層位置低于四分之三坡高時夾層位置變化對邊坡靜力安全系數(shù)影響較大,夾層位置低于四分之三坡高時,夾層的位置升高,會顯著提高邊坡的安全系數(shù);夾層位置高于四分之三坡高時,邊坡靜力安全系數(shù)隨夾層位置的升高增加緩慢,其安全系數(shù)更接近均質(zhì)邊坡。用傳統(tǒng)極限平衡法計算含軟弱夾層邊坡的靜力安全系數(shù)時結(jié)果失真。(3)采用有限差分程序FLAC3D對一個振動臺單面邊坡實驗進(jìn)行模擬,通過對比數(shù)值模擬和實驗所得加速度放大系數(shù),發(fā)現(xiàn)采用FLAC3D模擬單面坡效果較好。(4)對含軟弱夾層邊坡的動力安全系數(shù)求解,發(fā)現(xiàn)軟弱夾層在邊坡中的位置、傾角、邊坡的坡高和坡角變化會影響邊坡的動力安全系數(shù),表現(xiàn)為夾層的位置越低,含軟弱夾層邊坡承受地震作用的能力越弱,邊坡的動力安全系數(shù)越小;坡高越高,坡角越大,邊坡的動力安全系數(shù)也越小。邊坡的破壞模式受夾層的影響非常顯著,表現(xiàn)為夾層低于二分之一坡高時,邊坡發(fā)生破壞時破壞體會從夾層與坡面交界處剪出,夾層位置高于二分之一坡高后,邊坡破壞時的剪出口位于坡腳處。夾層的位置越低,坡頂發(fā)生拉伸破壞的深度越深,邊坡的坡高越高,坡角越大,坡頂發(fā)生拉伸破壞的深度也越深。(5)為了探討含軟弱夾層邊坡的動力響應(yīng),對邊坡材料參數(shù)不折減的情況下輸入3種地震波,通過提取坡面和坡內(nèi)關(guān)鍵點(diǎn)的加速度曲線,求解相應(yīng)的加速度放大系數(shù);對比夾層在不同邊坡位置處的加速度放大系數(shù),發(fā)現(xiàn)加速度放大系數(shù)沿高程總體是放大的;夾層位置的升高會影響加速度放大系數(shù),夾層位置越高,加速度放大系數(shù)越小,邊坡的動力特性就越接近均質(zhì)邊坡。當(dāng)夾層位置低于二分之一坡高時,雙脈沖地震波的加速度放大系數(shù)大于單脈沖地震波,當(dāng)夾層位置高于二分之一坡高時,表現(xiàn)為單脈沖地震波作用下加速度放大系數(shù)比雙脈沖地震波的加速度放大系數(shù)大。坡高和坡角的變化顯著影響邊坡的加速度放大系數(shù)規(guī)律,表現(xiàn)為坡高坡角越大,加速度放大系數(shù)越大;軟弱夾層傾角也會影響邊坡的加速度放大系數(shù),含反傾軟弱夾層的加速度放大系數(shù)大于含水平軟弱夾層大于含順傾軟弱夾層。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

第 1 章 緒論.1 研究背景及其意義漫長的歷史的長河中，自然災(zāi)害一直伴隨著人類文明的發(fā)展。從某種程度來說，人文明的發(fā)展史也是一部與自然災(zāi)害抗?fàn)幍谋瘔咽�，自然�?zāi)害的頻發(fā)促進(jìn)了人類科學(xué)技的發(fā)展。2008 年汶川大地震，給西南地區(qū)部分城市帶來了巨大的財產(chǎn)損失以及人員傷亡。與他地質(zhì)災(zāi)害不同，地震由于其具有能量大、突發(fā)性高和不可預(yù)測性的特點(diǎn)，往往會造毀滅性的危害。我國地處兩大活躍地震帶中間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓板三大板塊共同擠壓，境內(nèi)的地震活動十分頻繁，地震往往強(qiáng)度大且震源淺[1]。中國地臺網(wǎng)發(fā)布的信息顯示，近十多年來，中國境內(nèi)發(fā)生震級（里氏）大于 5 級的地震就有千次，如圖 1-1 所示，紅色點(diǎn)代表淺源地震，從圖中發(fā)現(xiàn)以我國西部地區(qū)和臺灣省震較為嚴(yán)重，且基本上呈現(xiàn)帶狀分布。

西南交通大應(yīng)力。當(dāng)土體內(nèi)某點(diǎn)應(yīng)力滿足 時，發(fā)生FLAC3D 軟件中提供了塑形區(qū)云圖來顯示正滿對每個屈服函數(shù)均賦予了兩種狀態(tài)：now 和中正處于屈服面上，而 past 表示該單元過去處于彈性的范圍。因此，針對實際工程問題now 的單元，也就是關(guān)注正處于塑性流動狀型的破壞起作用[61]。但是同時需要注意的是，單元進(jìn)入塑形即使?jié)撛谄屏衙嫔系母鱾�單元都達(dá)到拉破壞邊坡塑形區(qū)貫通，此時邊坡可能處于整體破此塑形區(qū)貫通可作為邊坡失穩(wěn)破壞判別依據(jù)

圖 2-7 折減系數(shù)為 1.09 計算比率圖4）以邊坡最大水平位移突變作為邊坡失穩(wěn)標(biāo)志圖 2-8 為均質(zhì)土坡在折減系數(shù)為 1.08 和 1.09 時邊坡的水平位移云圖，邊坡最大水平位移發(fā)生在坡面下部的剪出口附近，折減系數(shù)為 1.08 時，邊坡水平位移較大部分集中在坡腳部位，折減系數(shù)為 1.09 時，邊坡潛在滑移的那部分發(fā)生了很大的位移，邊坡位移較大值的部分從坡腳延伸至坡頂。編寫 fish 程序，遍歷各個折減系數(shù)下邊坡最大水平位移，將最大水平位移隨折減系數(shù)的變化曲線繪制成曲線圖，如圖 2-9 所示，邊坡水平位移最大值在小于 1.08 時呈現(xiàn)類似線性增大，折減系數(shù)為 1.09 時，邊坡最大水平位移發(fā)生巨大的突變，表面邊坡此時已經(jīng)處于失穩(wěn)破壞的狀態(tài)。0 15000 30000 45000 60000 75000 900000.00000.00010.00020.00030.0004率比計算步數(shù)
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本文編號：2836083