地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究

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随着西部建设的推进,各种公路、铁路从平原通往山区,而在建设边坡工程项目时就造成了一定比例的路边边坡。节理岩质边坡就是其中一种,由于其独特的结构,在地震作用下极易发生破坏变形,对人类生命财产安全都造成了极大的威胁。目前,研究学者对节理岩质边坡的探讨还不够详尽深入,特别是针对节理岩质边坡稳定性的影响因素缺乏系统的研究与分析,因此补充对节理岩质边坡稳定性影响因素的敏感性分析,对边坡安全评估与后期防护方案选取,具有极其重要意义。本文在梳理国内外研究现状的基础上,采用定性与定量分析相结合的方式,基于数值模拟,开展下列相关研究:  (1)节理岩质边坡稳定性的六大影响因素分析。边坡稳定性影响因素归结为内因和外因,内因分为地形地貌、岩体结构、岩性组合、水文地质等因素;外因分为地震荷载、人为破坏等因素。在此基础上提出影响节理岩质边坡的6个主要因素:节理倾角、节理粘聚力、节理内摩擦角、边坡坡高、边坡坡角、岩体密度,通过UDEC软件对地震动荷载下节理岩质边坡稳定性进行数值模拟,控制单一变量的方式,逐一改变边坡的坡高、坡角、密度、节理倾角、节理粘聚力、节理内摩擦角这6个因素,利用自然情况下的安全系数以及地震作用下的最大位移、最大速度来阐述边坡稳定性,得出诸多定性结论。  (2)节理岩质边坡稳定性六大影响因素的敏感性分析。介绍了边坡敏感性分析的相关概念和基本原理,然后对边坡稳定性的六个影响因素进行单因素敏感性分析,在数值试验的基础上,基于安全系数的计算结果,量化边坡稳定性。在进行单因素敏感性分析时,采用敏感性系数分析法和敏感性曲线分析法,所得结论一致为:在其他条件不变的情况下,边坡六大影响因素对边坡稳定性的敏感程度依次为:节理倾角>节理内摩擦角>边坡坡角>节理粘聚力>岩体密度>边坡坡高。  (3)实际案例转化为数值模拟的破坏全过程分析。选取贵州省驾荔高速公路的“678”网中“第8联”榕江至麻尾高速公路的中段为计算案例,对其进行数值模拟,结合实际,选取岩块和节理的本构方程,获取坡体物理学参数,确定边界条件、地震波形式和网格要求。将自然状态下和地震作用下对比,从位移、速度、应力三个层面着手比较,分析坡体的检测点在数值全过程中的三个方面变化,发现:坡体受力由静力平衡的压应力,而后坡面受到张拉,沿着节理方向发展为一个贯通的滑动面。针对数值模拟试验过程,做过程优化处理,使其精度高、内耗低。  本文的研究结论以及大量的数值模拟结果,给后人的灾害防治工作和学术研究提供有效的借鉴。从管理学的角度,针对不同因素敏感性设计出不同的防滑坡方案,具有较高的应用价值和较好的理论意义。
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