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强震作用下岩质高陡边坡动力稳定性特征及抗滑稳定矢量和分析方法研究
| 论文题名： | 强震作用下岩质高陡边坡动力稳定性特征及抗滑稳定矢量和分析方法研究 |
| 关键词： | 岩质高陡边坡;边坡稳定性;极限平衡法;有限元强度折减法;地震作用;数值模拟 |
| 摘要： | 我国是一个多山地的国家，岩质高陡边坡问题一直是我国岩土工程中的热点之一，特别是地震作用下边坡的稳定性问题受到当前岩土地震工程和地震工程学研究的重视。大量的震害调查结果表明，地震诱发的边坡失稳滑动是主要的地震地质灾害类型之一。地震动作用下边坡失稳破坏所引起灾害的严重性与独特的自然地理环境密切相关，更与人类的经济发展、分布状态和工程布局密切相关。大量的工程活动将会降低已有自然边坡的稳定状态，同时会增加大量新的人工边坡，这些边坡的稳定与否，直接关系到工程本身的安全。 本文针对抗滑稳定分析中极限平衡法和有限元强度折减法是建立在强度折减的原则上的问题，采用按当前潜在滑动体的实际受力状态和实际的材料性能去评判稳定状态和计算抗滑稳定安全系数的矢量和分析方法对边坡进行稳定性分析。首先对影响岩质高陡边坡的稳定的因素进行了分析，重点阐述了地震作用对岩质高陡边坡失稳的诱发作用。然后基于近年来中国西部地区几次大型地震引发的边坡灾害，总结归纳了岩质边坡和土质边坡的失稳破坏类型和破坏形式。在此基础上，紧紧围绕岩质高陡边坡工程中动力抗滑稳定问题，融汇理论分析、数值模拟、工程应用等手段，开展动力抗滑稳定分析方法研究、岩质边坡不连续性数值模拟分析关键问题研究、动力抗滑稳定安全度判据研究。 针对岩质高陡边坡强震下的典型破坏模式，建立简化的不连续岩质边坡模型。通过有限元动力计算，考虑雷克波及汶川地震记录波以及福岛地震记录波，模拟强震动作用下不连续岩质高陡边坡的动力响应，分析边坡的加速度、位移、应力状态。指出岩质高陡边坡在强震动下，加速度沿边坡临空面及坡顶面放大，其放大倍率沿临空面呈现非线性分布特性。基于边坡的该动力特性提出潜在滑动面确定方法，并确定边坡地震力作用下的潜在滑动面。采用动力矢量和法计算边坡的动态安全系数和动态下滑趋势，评价边坡的动力稳定性。最后结合南京牛首胜境工程边坡工程，对矢量和动力分析方法进行了工程应用，结合计算结果提出加固方案，并对加固效果进行了验证。结果表明矢量和动力分析方法能够解决岩质高陡边坡工程中由于缺陷地质体带来的动力抗滑性问题以及为岩质高陡边坡的优化设计等提供先进的理论方法和现代手段。 本论文得到了国家重点基础研究发展计划项目（2011CB013505）的资助。 |
| 作者： | 程成 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 车爱兰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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