地震荷载作用下黄土建筑边坡动力稳定性分析

摘要

在对西北黄土地区临坡建筑分布现状调查基础上,开展考虑坡比、坡高、建筑临坡距离、地震动强度、填挖结合面坡率等影响因素的边坡动力稳定性计算,以期对黄土建筑边坡的动力稳定性进行定量分析。结果表明:(1)黄土地区建筑边坡坡度为25°~70°,建筑边坡高15~80 m,多数单级坡高度集中在15~30 m;(2)坡面加速度放大系数不随坡高递增持续增大,而呈“放大-衰减”的起伏变化趋势。坡高不同,同一地震波在坡面放大与衰减的周期长度不同。随着坡度增大,坡面加速度峰值随之增大,坡度与加速度放大效应间的关系呈正相关;(3)分别以坡顶滑动范围、边坡安全系数、“土-结构”相互作用部位加速度放大系数、坡顶建筑层间最大水平位移为评价指标,对边坡高程放大效应、临空面放大效应、建筑临坡安全性进行系统性评价。评价边坡与坡顶建筑整体地震稳定性时,以边坡滑动范围为评价指标,得到坡顶建筑临坡安全距离值最小;以边坡边坡安全系数为评价指标得到的建筑安全距离与滑动范围接近;以基础处土体加速度放大系数衰减规律为评价指标得到的安全距离次之;以坡顶建筑层间最大水平位移为评价指标计算得到的坡顶建筑临坡安全距离最大;(4)地震动强度对边坡及坡顶建筑的稳定性有重要影响。地震动强度的增大引起低频成分对边坡中下部破坏作用的增强,同时,地震动强度的增大导致边坡加速度响应绝对值增大,加速度放大系数减小,坡面加速度峰值高程减小;(5)填挖结合面坡率对边坡安全系数有重要影响,边坡安全系数在填挖结合面坡率i=1时最小。研究成果可为黄土地区坡顶居住建筑选址提供科学依据,对黄土高原地区防震减灾具有重要意义。