[01443255]高边坡动力稳定性分析及柔性抗震支挡技术研究

项目针对震区高边坡动力稳定性分析及柔性抗震支挡技术研究，经过近两年多的深入研究，取得了一系列重要理论成果，其主要研究成果要点如下： (1)本项目在对汶川MS8.0级大地震震区附近道路沿线的滑坡与崩塌灾害分布情况的实地调研、统计分析的基础上，总结了地震诱发滑坡、崩塌的机制和特征，地震滑坡、崩塌的发育和分布与地形地貌关系密切，滑坡、崩塌等地质灾害在区域分布上沿河流水系呈线状分布；此外，地震滑坡、崩塌的发育和分布与地质构造关系密切； (2)基于尖点突变理论，引入高斯型分布函数，分析地震动载对边坡岩体稳定性的影响。结合地震滑坡启程剧动机理，提出了滑坡体滑动的简化模型及地震地面加速度时程曲线图，在此基础上，运用Newmark有限滑动位移分析方法推导了坡体水平波动振荡产生的启程剧发速度计算公式； (3)考虑了边坡工程岩体中存在大量节理、裂隙、层理、断层、弱层等低抗拉强度的软弱结构面对地震波在传播过程中的影响；采用快速拉格朗日方法，以差分技术引入时间因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟，对湖南省对口援建项目—四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型，并采用2008年5·12汶川M8.0级地震中木卡站实测的地震波，在对地震波进行校正的基础上，进行动力数值模拟，分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处，且在竖向方向均存在较明显的放大效应，其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异，放大倍数分别为18、1.08和6.35； (4)经过进行大量的数值模拟对影响岩质边坡动力稳定性的评价指标进行正交试验分析，得到有关岩质边坡动力稳定性的主要评价指标对粘聚力、摩擦角、坡比、水平地震加速度和竖直地震加速度等因素的敏感性程度为：坡比＞水平地震加速度＞竖直地震加速度＞摩擦角＞粘聚力； (5)在考虑简谐振动地震波竖向动力作用的基础上，依据Pseudo-static分析原理建立柔性支挡结构锚杆锚固边坡动力简化计算模型，采用解析方法求得谐振作用下沿滑移面滑移的边坡破坏运动解以及锚杆内力解的表达式； (6)依据该公式对柔性支挡结锚杆加固边坡的动力响应开展计算分析表明：地震波的频率对破坏体的滑动位移幅值有较大影响。在边坡加固设计中，要考虑到边坡破坏振动时的频率范围要和当地频遇地震频率范围错开，以免引起共振现象；锚杆间距对位移振动幅值影响也较大，随着间距的增大，位移幅值也增大，并且增大的幅度也越来越大。当锚杆间距一定时，随着坡高的增大，边坡滑动位移幅值增大幅度相较其他参数影响较小；随着边坡上岩石边坡角度的增大，位移幅值也随之增大，且增大幅度逐渐增大； (7)结合湖南省对口支援理县灾后重建项目—理县至小金公路（理县段）豹子嘴边坡实际情况开展了边坡现场稳定性监测试验，监测期间区域范围曾发生三次4.8级以上的地震；边坡施工后，表面岩体结构面总体出现了一个变形量迅速变化的过程，施工后坡面在经历2个月的变形衰减后，基本趋于稳定；该边坡施工后，地震作用对边坡浅层岩体结构面水平变形有较大的影响；水平位移变化频繁，这与该处位于道路拐弯部位，除了受到行车荷载、地震激发的影响外，可能还有其它未知因素的作用，后期的观测数据表明该处已基本恢复稳定，这也说明在该处下边坡设立挡土墙十分必要； (8)本项目研究成果全部应用于四川省理县至小金公路和湖南省汝郴高速公路建设的工程实际，通过集成创新，申请并取得了多项有关现场试验的专利，更为准确地获得了地震动力荷载下的现场边坡的变形数据，并取得了良好的社会效益与经济效益，而且可以推广应用于其它相关工程。