甘孜机场沃日柯高填方边坡动力稳定性分析

摘要

本文旨在针对甘孜机场东南端沃日柯高填方边坡动力稳定性研究，首先，开展了对研究区的岩土体特性的研究，在填筑过程中对高填方边坡实施原位变形及稳定性动态监测，并基于MATLAB数据处理软件，建立高填方边坡三维实体模型，运用FLAC3D数值分析软件对边坡变形及稳定性进行分析，并结合现场监测数据对比分析。研究结果表明：沃日柯高填方边坡有沉降量大和水平位移大的特点；利用强度折减法分析边坡的稳定性系数约为1.65，计算结果与现场监测数据有良好的一致性。 其次，运用FLAC3D数值分析软件研究了EL地震波作用下高填方边坡的动力响应特征。研究表明，高填方边坡对输入波的加速度放大效应明显，放大系数随高度增大而增大，在坡顶放大系数最大为2.44～3.8倍，并发现了放大系数随临空接触面积增大而增大，随距临空面距离增大而减小的规律。位移矢量方向大多与下部基岩的位移矢量方向相反，滞后现象明显；在地震作用过程中中部至顶部变形量较大，地震后水平方向永久位移约为0.10～0.15m，竖直方向的震陷量为0.05～0.12m。 最后，采用GeoStudio有限元软件，通过波形对该边坡作用特征对比，选取最不利地震波形对高填方边坡进行动力稳定性分析，利用软件中QUAKE/W模块分析边坡动力响应特征，并与有限差分法对比反馈后，通过SLOPE/W模块进行动力稳定性计算，得出沃日柯高填方边坡的动力稳定系数时程曲线。基于稳定系数时程曲线，提出时段稳定系数平均最小值法，基于地震作用稳定系数时程曲线，考虑边坡的累积变形破坏，通过瞬时稳定系数小于安全系数的时刻与边坡初始稳定系数对应形成的时间段的平均最小值作为边坡稳定性评价的标准。并与拟静力法、刘汉龙（2003）建议公式计算法、不同时段取值均值稳定系数法进行对比分析。研究表明，采用本文提出的方法计算出的动力稳定系数为1.056，另几种方法都偏于保守，特别是拟静力法，由此可判断该高填方边坡在地震作用下稳定。本文提出的方法对动力稳定性分析具有一定的指导意义。

目录

1 绪论

1.1选题依据及意义

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1高填方边坡变形及稳定性研究

1.2.2地震荷载边坡响应特征研究

1.2.3地震作用下边坡动力稳定性研究

1.2.4边坡动力稳定性研究存在问题及发展趋势

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

2 研究区工程地质条件

2.1地形地貌

2.2地层岩性

2.3地质构造

2.3.1区域地质构造

2.3.2场区地质构造

2.4水文地质条件

2.5气象条件

2.6沃日柯高填方区

3 岩土体的物理力学性质试验研究

3.1大剪试验

3.1.1试验方法

3.1.2试验结果

3.2室内静三轴试验

3.2.1试验方法及方案

3.2.2试验结果

3.3大三轴试验

3.3.1试验方法及过程

3.3.2试验结果

3.4小结

4 高填方边坡变形及稳定性分析

4.1基于FLAC3D稳定性研究

4.2高填方边坡概念模型及参数选取

4.2.1概化模型

4.2.2计算参数

4.3边坡变形特征分析

4.3.1水平位移特征分析

4.3.2沉降特征分析

4.4强度折减法稳定性分析

4.4.1折减系数K=1.5

4.4.2折减系数K=1.65

4.4.3折减系数K=1.75

4.5边坡稳定性变形监测

4.5.1监测依据

4.5.2监测方案布置

4.5.3变形监测数据分析

4.6小结

5 高填方边坡动力响应分析

5.1基于FLAC3D动力分析

5.1.1非线性方法的特点

5.1.2动力时间步

5.1.3动态多步

5.1.4动力荷载

5.1.5边界条件

5.1.6力学阻尼

5.2动力计算模型

5.2.1地震荷载

5.2.2边界条件和阻尼

5.3加速度放大效应

5.4水平位移响应分析

5.4.1位移特征

5.4.2位移矢量

5.5小结

6 地震作用下高填方边坡动力稳定性分析

6.1动力稳定性研究

6.1.1 拟静力法

6.1.2 最小时均稳定系数

6.1.3 时间长度上稳定系数均值法

6.2模型及参数选取

6.2.1本构模型

6.2.2模拟过程

6.2.3物理力学参数

6.3时程曲线选取及边界的确定

6.3.1时程曲线

6.3.2边界条件

6.4 EL波与汶川地震波动力响应对比分析

6.4.1 EL地震波作用下

6.4.2 WC地震波作用下

6.4.3 EL波与汶川（WC）地震波对比分析

6.5 边坡动力稳定性分析

6.5.1拟静力法稳定性分析

6.5.2最小平均稳定系数

6.5.3时间长度上稳定系数的平均值法

6.5.4时段稳定系数平均最小值法

6.6小结

7 结论及展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录

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