地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应.pdf

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1、公路2012年8月第8期HIGHWAYAug．2012No．8文章编号：0451—0712(2012)08-0012—05中图分类号：U416．1文献标识码：A地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应王多军，裴向军，宋金龙(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都市610059)摘要：地震作用下，坡面形态对岩质边坡的变形破坏过程存在一定影响。文中以汶川地区公路沿线具有典型坡面形态的顺层岩质边坡为例，采用离散元UDEC软件，模拟4种坡面形态下边坡的变形破坏过程，并监测坡体关键位置处的位移和坡体应力场。通过模拟结果，对比分析不同坡型边坡变形

2、破坏的动力响应时间、边坡的破坏位置，以及边坡破坏的程度和模式，总结出地震作用下该类顺层岩质边坡变形破坏的坡面效应，最后通过应力场分析引起坡面效应的原因。关键词：地震作用；顺层岩质边坡；离散元；坡面效应汶川地震后，公路沿线边坡诱发了大量的崩塌、典型坡面形态边坡为层状中缓倾顺向坡，基岩为灰滑坡地质灾害。经大量调查发现，地震地质灾害产岩，边坡坡度约3O。～5O。。在纵剖面方向上发育一生的具体部位与微地貌形态有密切的关系。微地貌直陡倾坡内节理，节理角度约为45。～7O。。为了排主要包括坡度、坡高及坡面形态。已有研究证实坡除差异因素的影响，本文对所选取边坡建立

3、概化模面形态对动力波的传播存在影响，文献E5-1分析对比型(图1)。根据以上数据，模型左侧边界高度为了不同坡面形态对土质边坡稳定性的影响。但对于100m，右侧边界高度为20m，底部边长为1151TI，地震作用下，坡面形态对岩质边坡变形破坏过程影均采用直线组成的折线型坡面；层面间距3．5m，节响的研究较少。本文通过二维离散元UDEC软件，理间距4ITI，强风化层厚15ITI；凹型和凸型坡变坡计算分析不同坡型对边坡变形破坏过程的影响。基点位置约在1／3坡高处，阶梯型边坡变坡点分别在于汶川灾区公路沿线地质灾害调查，选取其中典型1／3、2／3坡高处；模型采用

4、理想弹塑性材料，屈服条路段的顺层岩质边坡为模型，在考虑一组结构面的件符合Mohr-Coulomb准则。前提下，通过模拟结果，分析不同坡型边坡变形破坏L的动力响应时间、边坡的破坏位置以及边坡破坏的ll—l广__程度和模式，总结出地震作用下顺层岩质边坡变形I破坏的坡面效应，最后通过应力场分析引起坡面效I应的原因。8l1计算模型自然界的坡面形态多种多样，但可以看成是简I单基本形态的组合。从纵向轮廓上看，可分为凸型、凹型、直线型和阶梯型。本文考虑的模型除了坡面形态不同，其余的参数、边界条件、节理块体的分割尽量相同，以确保只有坡面形态这一影响变量。单位：121

5、1．1模型的建立及材料参数的选取图14种基本坡面形态根据汶川地区公路沿线地质灾害调查，所取的基金项目；国家自然科学基金项目，项目编号40972195；西部交通建设科技项目，项目编号2009318000095收稿日期：2011—12—262012年第8期王多军等：地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应根据勘查报告结合相关工程经验参数，本次模表1岩体结构面物理力学参数建议值拟所选计算参数如表1和表2所示。力学指标1．2边界条件的选取结构面法向刚度切向刚度内摩擦角内聚力对模型进行地震作用计算时，模型两侧考虑为MPaMPa(。)kPa自由场边界，有效避免地震

6、波在坡体内传播时反射岩层面8000550O305O回模型内部。地震波从模型底部输入(图2)。在施加动力条件之前，须进行静力分析，即在静力分析达节理面5500400o2712到平衡后，再施加动力边界条件。表2岩体物理力学参数建议值力学指标岩性查鏖泊松比登些量堡堡量堕量壁塞鱼内聚力垫塑壅g·cm一3GPGPaGP(。)MPaMPa弱风化灰岩2．7O．23106．Z4．1406．2l_8强风化灰岩2．5O．2781．25．1323．4O．6一鼍罴簧∞∞∞如加加∞∞∞∞∞∞∞∞lllIIh1．．1I～IuJIJ_-J一‘■LEL*~一5Ⅱ’n：g-fhn箬寸

7、寸In。In时间，s(a)水平加速度时程曲线图2边坡计算模型及地震作用下的自由场边界(凹型)1．3地震波的输入5O．0O地震波的输入采用所在边坡邻近地区记录数l-l-JJL．．II‘_一一据。由于地震波初始波和后期衰减波的加速度较望0．O0’⋯m-旧IIn寸。·小，对坡体影响较小，因此，此次模拟采用60S的中塾}{n一II暇mnn甘寸．n．nInv．5O00强波，以对比分析坡面效应。地震加速度时程曲线如图3所示。时间／s1．4监测点的布设(b)竖向加速度时程曲线为了定量分析坡面形态的影响，本次计算在不图3模拟采用的加载地震波同坡型模型的顶部和底部表面

8、相同高程处分别设置了2个监测点，动态监测坡体水平向位移(图1)。波输入19S后坡体明显变形，后缘逐渐拉裂，坡