岩质高边坡动力响应分析及其应用研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文岩质高边坡动力响应分析及其应用研究姓名：万洪申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：胡春林20090501武汉理工大学硕士学位论文摘要岩质高边坡的动力问题求解主要可以分为拟静力法和数值模拟法。拟静力法的研究成果较丰富，理论体系较成熟，但具有较明显的缺点。而使用动力有限元法进行边坡动力时程分析的学者和成果较少，是目前该领域研究的热点和难点。特别是在汶川特大地震发生以后，岩质高边坡在水平动荷载作用下的动力响应规律等是岩土工程界十分关心又迫切希望解决的问题。本文总结了边坡动力问题的研究现状，

2、着重从工程地质方面分析了地震作用下边坡稳定性的影响因素，对有限元方法分析步骤及动力方程求解方法进行了总结和分析，采用动力有限元方法对边坡的动力响应规律进行研究，特别是探讨了岩质高边坡在水平动荷载作用下动力响应的加速度、速度、位移三量放大系数分布的规律和特点。主要开展了以下工作：(1)在总结前人研究成果的基础上，将地震作用下边坡稳定性的影响因素归纳为边坡所处的地质背景、边坡的岩体结构类型和地层岩性组合、边坡的地形地貌条件以及边坡的水文地质条件等方面，并讨论了边坡的工程地质模型以及动力失稳机制。(2)进行了边坡动力

3、有限元方法分析步骤及动力方程求解方法的总结和分析，讨论了动力方程及计算方法、非线性动力方程及计算方法、边坡动力分析中所采用的单元、D．P弹塑性本构关系与屈服准则等。(3)探讨了粘弹性边界单元、动力方程中瑞雷阻尼等对边坡动力有限元计算结果的影响规律。研究了：①边界的设置对计算结果的影响，得出了当选取合适的粘弹性边界参数，边界的远近设置达到一定范围后，其边界对计算结果的影响很小。②瑞雷阻尼对计算结果的影响，得出了瑞雷阻尼对计算结果影响显著。③D．P弹塑性本构关系与屈服准则对计算结果的影响，得出了在较大位移条件下，当

4、材料考虑D．P弹塑性本构关系与屈服准则时，边坡的的位移、速度、加速度放大系数会比线弹性条件下的减小。④材料的弹性模量越小，边坡的位移、速度、加速度放大系数越大，且弹性模量对边坡放大系数的分布形式有显著的影响。⑤荷载的持时、幅值以及频率对边坡放大系数均有一定的影响。(4)结合工程实际，采用EL-Centro地震波荷载记录，对西南某岩质高边坡动力响应规律进行了分析与讨论，得到了对工程实际十分有益的结果。①采取粘弹性弹簧单元，选取合理的边界参数可以较好的模拟岩质边坡的动力响应问题，并可以节约计算时间，提高计算效率。②

5、当材料考虑D．P模型时，其放大武汉理工大学硕士学位论文系数可能会稍微减小，当位移不很大时，考虑材料D．P模型时对放大系数分布形式的影响很小。③对EL-Centro地震波进行成比例折减，分别取基岩加速度峰值为0．19、0．129、0．159和O．29。当取O．19和0．129时，边坡整体处于弹性状态，位移、速度、加速度时程与荷载的增加比例相同，放大系数很接近。当取0．159时，边坡小部分区域(坡体内反倾向裂隙尖端)进入塑性，但这小部分区域不是本次分析的重点，调整该区域材料参数后顺利计算出结果，从位移、速度、加速度

6、时程图看出边坡仍然处于弹性状态，放大系数也改变很小。当取O．29后，在整条卸荷裂隙带处进入塑性状态，边坡可能失稳，建议采取更有效的加固。关键词：岩质高边坡，动力响应，放大系数，地震荷载，动力有限元方法n武汉理工大学硕士学位论文Abs仃actThewaystoanalyzedynamicstabilityproblemofrockslopeCallbeclassifiedaspseudo-staticmethodsandnumericalsimulationmethods．Althoughtheachieveme

7、ntsofPseudo—staticmethodsareabundantandtheoreticalsystemsmatured，itstillhasmanyobviousdefects．Meanwhile，itbecamearesearchingobstaclethatarousedmanyattentionsofthescholarsbecausepeopleusingdynamicFEMtoanalyzedynamictimehistoryproblemsareonlyafewandachievement

8、seVelllesser,especiallyafterthedisastrousearthquakeofWenChuang．Itbecomesawidelyconcernedandalsourgentlytobesolvedprobleminbothgeotechnicalandgeologicalfieldtosolvethedynamicresponseregulationofr