地震作用下岩质边坡稳定性及风险分析研究

摘要

地震作用下，岩质边坡失稳和破坏产生的后果往往很严重，给人民和国家的财产安全造成重大损失。尤其是汶川地震之后，地震引起的滑坡失稳越来越受到人们的重视。三峡大坝蓄水时发生许多微小地震，这些地震对库区边坡的长期稳定性到底有多大影响，也是人们十分关注的问题。本文结合国家自然科学基金项目（41372356），采用理论分析和数值模拟等方法，对地震作用下岩质边坡稳定性及风险进行了较为系统深入的研究，主要研究工作和成果有：
　　①以均质岩质边坡和含软弱夹层岩质边坡算例为基础，充分讨论强度折减法的失稳判据条件。对比几种典型的失稳判据得到不同边坡稳定性安全系数后，确定采用关键点位移\速度时程曲线收敛的失稳判定标准，并以此标准结合动力强度折减法求得相应算例边坡的动力安全系数。
　　②讨论了岩质边坡强度参数、坡高、坡度、地震波振幅和频率及软弱结构面参数对岩质边坡稳定性的影响规律。结果表明：提高边坡强度参数有利于提高边坡稳定性，内摩擦角比粘聚力对边坡稳定性影响更大；稳定性安全系数随着坡高和坡度的增大而降低；安全系数随地震波振幅及频率的增大而减小以及软弱结构面对边坡稳定性影响较大。
　　③对三峡库区某大型含软弱结构面边坡进行FLAC3D数值模拟，分别研究其在静力下的稳定性及地震作用下的动态响应过程和失稳机理。分析岩质边坡在地震作用下的破坏过程，得到软弱结构面对边坡动力特性影响较大的结论。并采用强度折减法求该边坡在静力和地震作用两种工况下的稳定性安全系数。
　　④根据边坡稳定性影响因素，结合三峡库区某大型含软弱结构面边坡的工程地质条件特点，对该边坡进行风险因子的识别，确定影响边坡稳定性的指标主要包括地质(地质构造和岩土体质量)、边坡结构面、边坡结构、地震、水文(降雨和地下水)条件和人类活动。由风险因子评估表对边坡进行风险分析。将风险分析结果与FLAC3D模拟结果进行对比，证明边坡的安全系数在地震作用下已经超过安全范围。

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1 绪 论

1.1选题的背景及意义

1.2地震作用下岩质边坡稳定性国内外研究现状

1.3本文主要内容和技术路线

2 地震作用下岩质边坡变形破坏及稳定性影响因素

2.1引言

2.2地震作用下岩质边坡变形破坏分析

2.3岩质边坡稳定性影响因素

2.4本章小结

3 岩质边坡失稳判据研究

3.1引言

3.2岩质边坡失稳判断条件

3.3岩质边坡失稳判据讨论

3.4本章小结

4 地震作用下岩质边坡稳定性的影响因素分析

4.1 粘聚力和内摩擦角对稳定性的影响

4.2坡高对稳定性的影响

4.3坡度对稳定性的影响

4.4 地震波振幅对稳定性的影响

4.5地震波频率对稳定性的影响

4.6 软弱结构面对稳定性的影响

4.7本章小结

5 地震作用下岩质边坡稳定性数值模拟研究

5.1工程地质概况

5.2边坡数值计算模型的建立

5.3自然状态下边坡稳定性分析

5.4地震作用下岩质边坡稳定性分析

5.5本章小结

6 岩质边坡稳定性风险分析

6.1 边坡风险分析

6.2本区风险因子识别及评估

6.3本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读学位期间发表的论文目录

作者在攻读博士学位期间参加的科研项目