论文中文题名: | 地震作用下岩质边坡块体稳定性分析 |
姓名: | |
学号: | 19204053005 |
保密级别: | 保密(2年后开放) |
论文语种: | chi |
学科代码: | 081401 |
学科名称: | 工学 - 土木工程 - 岩土工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 岩土工程灾害防治理论与技术 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-17 |
论文答辩日期: | 2022-05-30 |
论文外文题名: | Stability Analysis of Rock Slope Block under Earthquake |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Seismic wave ; Rock slope block ; Vibration deterioration of structural plane ; Coordinate projection ; Block stability evaluation |
论文中文摘要: |
地震作为诱发岩质边坡块体崩塌的重要因素,是研究岩质边坡块体稳定性不可或缺的内容。地震诱发边坡上大量块体失稳滑落进而导致滑坡灾害,严重威胁着国家基础工程建设以及人民生命、财产的安全性,国家相关领导高度关注因地震所诱发的次生地质灾害的基础防范工作。 地震既可看作一种动荷载也可看作一种循环荷载。而块体一般是由临空面或结构面共同组合切割形成的。在动荷载作用下,块体会受到地震惯性力的作用;在循环荷载作用下,块体结构面表面形态会出现退化现象,其抗剪强度会逐步降低,进而导致块体动力稳定性逐渐下降,所以结构面的强度特性对块体动力稳定性起着关键决定性作用,是分析岩质边坡块体动力稳定性的首要前提。但目前在考虑结构面震动劣化基础上进行边坡块体动力稳定性的相关研究相对匮乏,所以研究地震作用下岩质边坡块体动力稳定性具有重要的理论意义及工程研究价值。 因此本文以鲁甸王家坡岩质边坡块体为研究背景,采用现场勘探、理论分析和数值分析等方法,在考虑结构面震动劣化效应基础上,系统性研究地震作用下岩质边坡块体的动力稳定性。主要研究内容与研究成果如下: (1)通过现场调查和文献查阅,阐述分析地震波传播特征及结构面在静力和地震等不同条件下的受力情况,进而分析地震作用下块体动力稳定性的影响因素,并着重研究结构面力学特性及地震对块体动力稳定性的影响。 (2)采用离散元法开展结构面循环剪切数值试验,研究结构面抗剪强度震动劣化效应,分析循环剪切次数、剪切幅值和起伏角度对剪应力的演化特征;基于回归分析法研究结构面的相对磨损效应以及相对速度影响效应,由此建立结构面震动劣化数学模型。 (3)基于坐标投影法原理,结合所构建的结构面震动劣化数学模型,提出一种考虑结构面震动劣化效应的边坡块体动力稳定性系数计算方法。进而对常见的两种失稳块体类型在地震作用下的动力稳定性进行分析,并推导出其动力稳定性系数数学公式。 (4)基于有限差分法,给出块体动力稳定性系数时程曲线和位移变化曲线,分析地震波波动特性对块体动力稳定性系数及位移的影响规律;基于突变理论提出块体位移动力响应放大系数突变判据,最终提出地震作用下岩质边坡块体动力稳定性评价方法,为边坡的灾害防治工作提供理论依据,具有重要的理论意义和工程参考价值。 |
论文外文摘要: |
As an important factor to induce the collapse of rock slope block, earthquake is an indispensable content to study the stability of rock slope block. Earthquake-induced instability and sliding of a large number of blocks on the slope leads to landslide disasters, which seriously threatens the safety of national infrastructure construction and people’s lives and property. The relevant national leaders pay highly attention to the basic prevention of secondary geological disasters caused by earthquakes. Earthquake can be regarded as both a dynamic load and a cyclic load. And the block is generally formed by the combination of the free surface or the structural plane. Under dynamic loading, the block is affected by seismic inertia force; under cyclic loading, the surface morphology of block structural plane will degenerate, and its shear strength will gradually decrease, leading to the gradual decline of block stability. Therefore, the deformation and strength characteristics of structural plane play a decisive role in block stability, which is the primary prerequisite for analyzing the stability of the slope block. However, there is a lack of research on the dynamic stability of slope blocks based on the consideration of vibrational deterioration of the structural plane. Therefore, it has important theoretical significance and engineering research value to study the stability of rock slope blocks under earthquake. Therefore, this paper takes the rocky slope of Wangjiapo in Ludian as the research background, and systematically studies the dynamic stability of rock slope block under earthquake based on the seismic deterioration of structural plane by using the methods of field exploration, theoretical analysis and numerical analysis. The main research contents and results are as follows: (1) Through field investigation and literature review, the propagation characteristics of seismic waves and the stress conditions of structural planes under different conditions such as static force and earthquake are expounded and analyzed, and then the influencing factors of block dynamic stability under earthquake are analyzed, and the mechanical properties of structural planes and the influence of earthquake on block dynamic stability are emphatically studied. (2) The discrete element method is used to carry out the numerical simulation of the cyclic shear of the structural plane, and to study the seismic degradation effect of the shear strength of the structural plane. The evolution characteristics of the cyclic shear number, shear amplitude and fluctuation angle on the shear stress are analyzed. Based on the regression analysis method, the relative wear effect and relative velocity effect of structural plane are studied, and the mathematical model of structural surface vibration degradation is established. (3) Based on the principle of coordinate projection method and combined with the mathematical model of structural plane vibration degradation, a calculation method of dynamic stability coefficient of slope block considering the effect of structural plane vibration degradation is proposed. Then the dynamic stability of two common types of unstable blocks under earthquake is analyzed and the mathematical formula of dynamic stability coefficient is derived. (4) Based on the finite difference method, the time history curve and displacement curve of block dynamic stability coefficient are given, and the influence of seismic wave characteristics on block dynamic stability coefficient and displacement is analyzed. Based on catastrophe theory, the catastrophe criterion of dynamic response amplification coefficient of block displacement is proposed. Finally, the evaluation method of block dynamic stability of rock slope under earthquake is proposed, which provides a theoretical basis for slope disaster prevention and control, and has important theoretical significance and engineering reference value. |
参考文献: |
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中图分类号: | TU457 |
开放日期: | 2024-06-16 |