具有非独特和非平面滑移面的层状边坡的地震诱发变形

文摘   2024-07-04 14:34   中国香港  


Seismically induced deformations of layered slopes with non-unique and non-planar slip surfaces


01摘要


地震引起的变形通常用于评估边坡的抗震性能,通常假设边坡沿预定义的单滑面发生。该文提出了一种新的极限平衡方法,结合Newmark滑块分析计算了具有非唯一和非平面滑移面的层状边坡的地震位移。讨论了地震震动期间大部分和后续临界滑移面的确定,重点讨论了浅层和深层破坏之间的耦合效应。通过数值模拟和分层边坡振动台模型检验的结果验证了该方法的有效性。此外,还对已开发和以前的滑块模型的地震位移预测进行了比较分析。研究发现,第一滑移面的地震滑动变形显著影响了后续滑移面的演化和滑动变形。对于所考虑的分层斜坡示例,确定了穿过斜趾的较深位置的第二个滑移面,并观察到沿两个滑移面的滑动位移的耦合变化。从可用的滑块模型中不能很好地预测这些特征。所建立的模型能够捕捉到非唯一滑移面与非平面滑移表面几何效应之间的相互作用


02图表







03结论

本研究为由具有不同性质的土沉积物组成的层状边坡的非独特和非平面滑移面相关的地震诱发变形提供了一些新的见解。该文提出一种扩展的分析框架,将极限平衡法与Newmark滑块分析相结合,对临界滑移面进行定位和永久位移预测。
搜索过程包括两个步骤,第一步是定位最关键的滑移面,第二步是找到随后的关键滑移表面。在后一种情况下,第一个确定的滑移面处于滑动状态,地震加速度进一步增加。因此,考虑了沿最临界滑移面的地震滑动变形对后续临界滑移面演化的重要影响。
将所提方法的预测结果与FLAC的数值结果进行了初步比较,并通过分层边坡振动台模型试验中的实验观察进行了验证。综上所述,浅深滑动耦合分析方法能够从定性和定量两个角度捕捉层状边坡地震变形的本质特征。还对一些可用的滑动块模型的地震位移预测进行了比较分析,这表明考虑非唯一和非平面滑移表面的相互作用和几何效应的重要性。
所开发的简化方法可以分析超过临界加速度的较高振动加速度对机理和边坡破坏体积的影响。它似乎在操作简单性和预测的可靠性之间提供了一个很好的折衷方案。既可以获得非唯一临界滑移面,又可以获得地震滑动位移,可以提高对层状边坡抗震性能的评估。此外,所提出的程序可以很容易地扩展到考虑更关键的滑移表面。
所提出的方法的主要局限性是没有考虑地震期间边坡几何形状变化的影响。因此,确定的不稳定土体体积和计算出的永久位移应作为评估地震稳定性和潜在滑动质量可能影响的指标,而不是作为实际的预期位移,其中可能包括破坏后的滑坡运动。此外,目前的分析不包括孔隙水压力积聚对边坡性能的影响,这可能包括在进一步开发中实施简化模型。


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