地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究
发布时间：2021-11-24 16:31
以云南香丽高速公路沿线的岩羊村滑坡为研究对象,开展了滑坡动力稳定性评价及失稳机制研究:进行了不同烈度地震下的滑坡稳定性分析,采用滑带弹性区体积占比的变化反映其失稳过程,结合滑坡变形破坏模式,对滑坡整体稳定性进行评价;针对极限地震工况,分别从时间和空间角度描述滑坡失稳过程;建立了同时考虑滑带弱化和硬化的滑坡尖点突变模型,揭示了滑坡失稳的触发机制。研究表明:滑坡在区域Ⅷ度地震烈度条件下基本保持稳定,在锁固段的"锁固作用"下滑坡仅发生局部破坏;滑坡发生整体失稳的临界峰值加速度为2.29 m/s2,其失稳机制为在前缘牵引、后缘拉裂作用下,滑带塑性区贯通导致的整体失稳;地震作用下滑带前缘、中部、后缘并非同步破坏,表现为累积-触发效应;利用改进尖点突变模型推导了刚度效应失稳判据,揭示了滑坡整体稳定性与滑带介质的刚度及尺寸特性密切相关。研究结果为岩羊村滑坡的防治与抗震设计提供了指导,并可为同类工程的动力稳定性评价与失稳机制分析所借鉴。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
滑坡三维地质模型及剖面图(b)
sGC（2）FLAC3D中选择Mohr-Coulomb准则作为岩土材料的破坏准则，基于剪切强度准则定义屈服函数sf为s131sin1sin21sin1sinfc（3）式中：1、3分别为最大、最小主应力；为内摩擦角；c为黏聚力。基于抗拉强度准则定义屈服函数tf为tt3f（4）式中：t为抗拉强度；t=0为不考虑岩土抗拉强度。定义tpshfaf为sf=0与tf=0之间的斜线，pa为与摩擦角相关的参数。如图4所示，若应力点满足sf=0且h0，则该点处于剪切屈服状态（域1）；若应力点满足tf=0且h0，则该点处于张拉屈服状态（域2）[17]。图4定义流动法则的域Fig.4Domainfordefinitionoftheflowlaw3滑坡动力稳定性评价为了确定岩羊村滑坡失稳的极限地震烈度，根据区域Ⅷ度地震基本烈度所对应的峰值加速度为1.960m/s2[18]，设计了5个地震工况，峰值加速度分别为0.916、1.374、1.832、2.290、2.748m/s2，其中前3个工况烈度低于区域基本烈度，后两个工况高于基本烈度。针对5个地震工况开展动力分析，统计各工况下滑带弹性区体积占比随地震持时的变化规律，如图5所示：在加速度峰值为0.916、1.374、1.832m/s2的地震工况下，地震后期（21～41s）滑带弹性区体积占比保持不变，分别为56%、35%、16%。如图3所示，地震后期能量较低，但加速度最大仍可-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.00246810121416182022242628303234363840归一化
第7期杜文杰等：地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究24654岩羊村滑坡失稳机制结合滑坡动力稳定性评价，针对极限工况，即峰值加速度为2.290m/s2的地震工况，分析滑坡失稳过程。由残余弹性区（见图5）与滑体永久位移（见图6）分析可知，滑坡失稳过程呈现明显的时间和空间特征，结合地形与坡度变化情况，将滑带沿高程划分为前缘、中部和后缘，如图7所示。图7滑带沿高程分区Fig.7Partitionalongtheheightofslidingzone对滑带的塑性区随地震持时的发展情况进行统计，如图8所示，图中红色区域代表剪切塑性区，绿色区域代表张拉塑性区、浅色区域代表弹性区。在地震作用下，滑带主要的破坏形式为剪切破坏；滑带前缘、中部和后缘并非同步破坏，滑带前缘和后缘先于中部发生破坏。图9为地震作用下滑带前缘、中部与后缘区域的塑性区体积占比随空间的演化过程，滑坡的空间破坏特征为：地震初期由于坡脚剪出和后缘拉裂，滑带塑性区开始快速积累，在地震进行到5s时，滑带前缘和后缘塑性区体积占比均已达到90%，如图8(b)所示，滑坡在前缘后缘均发生局部变形破坏。如图9(b)所示，滑带中部弹性区削减相对滞后，在地震初期（1～5s）弹性区体积占比一直保持在70%以上；滑带前缘、后缘相继发生局部失稳后，滑带中部残余弹性区不足以抵抗地震中期（5～20s）破坏，弹性区开始迅速削减，在地震进行到13s时，如图8(d)所示，滑带塑性区沿着主滑线已经完全贯通；20s时，见图8(e)，整个滑带残余弹性区体积接近0，中部锁固段失效，滑坡处于整体临界失稳状态。在空间上，滑带的塑性区是由边缘向内部，由坡脚和坡顶向中部逐渐贯
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和地震滑坡堆积体降雨破坏水-力耦合行为试验[J]. 杨宗佶,蔡焕,雷小芹,王礼勇,丁朋朋,乔建平. 岩土力学. 2019(05)
[2]云南鲁甸地震甘家寨滑坡基本特征及失稳机制[J]. 郭亚永,葛永刚,陈兴长,江兴元,刘传正,贾莉蓉. 山地学报. 2016(05)
[3]基于突变理论的滑坡危险性评价[J]. 宋盛渊,王清,潘玉珍,陈剑平,项良俊. 岩土力学. 2014(S2)
[4]基于突变理论的滑坡时间预测模型[J]. 周小平,钱七虎,张永兴,杨海清. 工程力学. 2011(02)
[5]走滑式断层地震的折迭突变模型[J]. 潘岳,李爱武. 应用数学和力学. 2010(03)
[6]汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析[J]. 黄润秋,裴向军,李天斌. 工程地质学报. 2008(06)
[7]汶川八级地震地质灾害研究[J]. 殷跃平. 工程地质学报. 2008(04)
[8]20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]. 黄润秋. 岩石力学与工程学报. 2007(03)
[9]地震边坡稳定性的工程地质分析[J]. 祁生文,伍法权,刘春玲,丁彦慧. 岩石力学与工程学报. 2004(16)
[10]大岩淌滑坡的弹粘塑性自适应有限元分析[J]. 陈尚法,佘成学,陈胜宏. 岩石力学与工程学报. 2002(02)
本文编号：3516357
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
滑坡三维地质模型及剖面图(b)
sGC（2）FLAC3D中选择Mohr-Coulomb准则作为岩土材料的破坏准则，基于剪切强度准则定义屈服函数sf为s131sin1sin21sin1sinfc（3）式中：1、3分别为最大、最小主应力；为内摩擦角；c为黏聚力。基于抗拉强度准则定义屈服函数tf为tt3f（4）式中：t为抗拉强度；t=0为不考虑岩土抗拉强度。定义tpshfaf为sf=0与tf=0之间的斜线，pa为与摩擦角相关的参数。如图4所示，若应力点满足sf=0且h0，则该点处于剪切屈服状态（域1）；若应力点满足tf=0且h0，则该点处于张拉屈服状态（域2）[17]。图4定义流动法则的域Fig.4Domainfordefinitionoftheflowlaw3滑坡动力稳定性评价为了确定岩羊村滑坡失稳的极限地震烈度，根据区域Ⅷ度地震基本烈度所对应的峰值加速度为1.960m/s2[18]，设计了5个地震工况，峰值加速度分别为0.916、1.374、1.832、2.290、2.748m/s2，其中前3个工况烈度低于区域基本烈度，后两个工况高于基本烈度。针对5个地震工况开展动力分析，统计各工况下滑带弹性区体积占比随地震持时的变化规律，如图5所示：在加速度峰值为0.916、1.374、1.832m/s2的地震工况下，地震后期（21～41s）滑带弹性区体积占比保持不变，分别为56%、35%、16%。如图3所示，地震后期能量较低，但加速度最大仍可-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.00246810121416182022242628303234363840归一化
第7期杜文杰等：地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究24654岩羊村滑坡失稳机制结合滑坡动力稳定性评价，针对极限工况，即峰值加速度为2.290m/s2的地震工况，分析滑坡失稳过程。由残余弹性区（见图5）与滑体永久位移（见图6）分析可知，滑坡失稳过程呈现明显的时间和空间特征，结合地形与坡度变化情况，将滑带沿高程划分为前缘、中部和后缘，如图7所示。图7滑带沿高程分区Fig.7Partitionalongtheheightofslidingzone对滑带的塑性区随地震持时的发展情况进行统计，如图8所示，图中红色区域代表剪切塑性区，绿色区域代表张拉塑性区、浅色区域代表弹性区。在地震作用下，滑带主要的破坏形式为剪切破坏；滑带前缘、中部和后缘并非同步破坏，滑带前缘和后缘先于中部发生破坏。图9为地震作用下滑带前缘、中部与后缘区域的塑性区体积占比随空间的演化过程，滑坡的空间破坏特征为：地震初期由于坡脚剪出和后缘拉裂，滑带塑性区开始快速积累，在地震进行到5s时，滑带前缘和后缘塑性区体积占比均已达到90%，如图8(b)所示，滑坡在前缘后缘均发生局部变形破坏。如图9(b)所示，滑带中部弹性区削减相对滞后，在地震初期（1～5s）弹性区体积占比一直保持在70%以上；滑带前缘、后缘相继发生局部失稳后，滑带中部残余弹性区不足以抵抗地震中期（5～20s）破坏，弹性区开始迅速削减，在地震进行到13s时，如图8(d)所示，滑带塑性区沿着主滑线已经完全贯通；20s时，见图8(e)，整个滑带残余弹性区体积接近0，中部锁固段失效，滑坡处于整体临界失稳状态。在空间上，滑带的塑性区是由边缘向内部，由坡脚和坡顶向中部逐渐贯
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和地震滑坡堆积体降雨破坏水-力耦合行为试验[J]. 杨宗佶,蔡焕,雷小芹,王礼勇,丁朋朋,乔建平. 岩土力学. 2019(05)
[2]云南鲁甸地震甘家寨滑坡基本特征及失稳机制[J]. 郭亚永,葛永刚,陈兴长,江兴元,刘传正,贾莉蓉. 山地学报. 2016(05)
[3]基于突变理论的滑坡危险性评价[J]. 宋盛渊,王清,潘玉珍,陈剑平,项良俊. 岩土力学. 2014(S2)
[4]基于突变理论的滑坡时间预测模型[J]. 周小平,钱七虎,张永兴,杨海清. 工程力学. 2011(02)
[5]走滑式断层地震的折迭突变模型[J]. 潘岳,李爱武. 应用数学和力学. 2010(03)
[6]汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析[J]. 黄润秋,裴向军,李天斌. 工程地质学报. 2008(06)
[7]汶川八级地震地质灾害研究[J]. 殷跃平. 工程地质学报. 2008(04)
[8]20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]. 黄润秋. 岩石力学与工程学报. 2007(03)
[9]地震边坡稳定性的工程地质分析[J]. 祁生文,伍法权,刘春玲,丁彦慧. 岩石力学与工程学报. 2004(16)
[10]大岩淌滑坡的弹粘塑性自适应有限元分析[J]. 陈尚法,佘成学,陈胜宏. 岩石力学与工程学报. 2002(02)
本文编号：3516357
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