地震动作用下岩质边坡破裂规律研究

摘要

地震动作用下岩质边坡破坏机理较为复杂，正确认识边坡的动力响应及破坏规律能够为实际工程的抗震设防提供技术支持。当前对于边坡的地震动力响应分析，主要集中在对地震作用下边坡坡体的位移和加速度的试验监测和数值模拟，对于地震波在坡体内部的传播规律与能量分布规律的研究较少。本文从地震波在斜坡坡体内的传播规律与能量分布规律的角度出发，结合弹性波动理论，对地震载荷作用下均质边坡的破裂机理进行了初步探讨，研究了地震波参数变化对均质边坡内部破裂区域位置的影响规律。
　　本文从能量分析的角度出发对地震动作用下均质岩体边坡动力理论分析模型进行能量分析，推导了地震动合成算法与能量合成算法的显示公式。结合岩体极限破裂能量判据，确定坡体破裂区域。利用岩体极限破裂能量分析方法，计算出泥岩破裂所需的能量，初步确定了边坡破裂位置所在区域。并进一步探讨了地震波射线经过结构面的传播规律以及在坡体内部的能量传播规律。同时通过对比分析能量分析模型的结果、FLAC3D模拟分析结果和大型振动台试验结果，发现三者结果相近，并从理论上对试验现象进行了详细分析。
　　本文探讨了地震动参数变化对边坡内部破裂位置的影响规律。发现坡度小于45°的边坡在小振幅地震动作用下，破裂面呈直线反倾状态，且随着频率增大破裂面向坡顶移动;坡度大于45°的边坡，在地震动作用下，破裂面呈弧线顺倾状态，随着频率增大破裂面向坡面移动。通过对地震动作用下边坡动力响应模型的研究，提出边坡指数破裂面的稳定性分析方法，并以此为基础分析边坡极限破裂长度，获得斜坡稳定性系数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡破裂机制研究现状

1．2．2 地震波射线理论的研究现状

1．2．3 岩体破裂能量密度研究现状

1．2．4 地震动作用下边坡稳定性研究现状

1．3 主要研究内容与研究方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法

2．1 引言

2．2 射线理论

2．3 地震波在自由面及结构面处的反、透射规律

2．3．1 自由表面处的波型转换

2．3．2 反透射系数

2．3．3 地震波在结构面处的波型转换

2．3．4 地震波通过结构面的反、透射系数

2．4 延迟时间计算算法

2．5 地震动合成算法

2．6 分析区域划分

2．7 能流密度合成算法

2．8 本章小结

第3章 岩体破坏能量密度分析

3．1 岩石的变形膨胀点

3．2 岩石损伤统计本构模型的建立

3．3 能量密度分析

3．4 临界能量密度值计算

3．5 本章小结

第4章 边坡内部破裂区域变化规律分析

4．1 能量分布随频率的变化规律

4．2 不同坡角边坡随频率变化的破裂规律

4．2．1 30°坡角边坡的破裂规律

4．2．2 45°坡角边坡的破裂规律

4．2．3 50°坡角边坡的破裂规律

4．2．4 60°坡角边坡的破裂规律

4．3 坡角变化对边坡破裂的影响规律

4．4 不同载荷形式对边坡破裂的影响规律

4．5 本章小结

第5章 地震动作用下边坡稳定性研究

5．1 现有边坡破坏模式

5．2 岩质边坡破裂面

5．2．1 滑裂面曲线

5．2．2 方量计算

5．3 极限分析上限法在均质泥岩边坡中的应用

5．3．1 外力做功率

5．3．2 边坡稳定性系数

5．3．3 极限破裂长度

5．4 工程实例

5．4．1 工程概况

5．4．2 稳定性分析

5．4．3 结果分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果