强震作用下深厚砂质覆盖层土坝有效应力动力分析

方火浪1， 郑浩1， 曾泽斌2

(1.浙江大学防灾工程研究所，浙江 杭州310058； 2.浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江 杭州310018)

摘要：利用基于Biot的饱和多孔介质理论和砂土多重机构模型的动力分析有限元程序FLIP，对遭受M6.7地震的国外某深厚砂质覆盖层土坝进行有效应力动力分析，研究坝体和地基的动力反应特性及其超静孔隙水压力的分布规律。通过对坝体加速度和永久变形的计算结果与现场实测数据的比较分析，证明两者之间存在一定差异，但计算结果基本上反映坝体加速度与永久变形的实际分布特征，从而说明采用的数值计算方法和本构模型具有一定精度。根据计算结果可以得出：坝体无液化发生；坝底上游浅层地基可能会发生局部液化，但范围较小，可以不进行加固处理；坝趾附近浅层地基可能会发生较大范围的液化，因此须采取相应的抗液化加固措施。

关键词：地震； 动力反应； 永久变形； 砂土液化

收稿日期：*2014-08-20

作者简介：方火浪(1962-)，男，浙江诸暨人，博士，研究员，主要从事防灾减灾的教学和科研工作.E-mail：fanghuolang@zju.edu.cn

中图分类号:TU311.3文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.01.0074

Effective Stress Analysis of an Earth Dam on Deep Sandy

Alluviums During Strong Earthquakes

FANG Huo-lang1， ZHENG Hao1， ZENG Ze-bin2

(1.InstituteofDisasterPreventionEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou，Zhejiang310058，China；

2.CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，ZhejiangSci-TechUniversity，Hangzhou，Zhejiang310018，China)

Abstract：Using the finite element liquefaction program based on Biot’s dynamic theory for fluid-saturated porous media and a multimechanism constitutive model for sandy soils，dynamic effective stress analysis of an earth dam on deep sandy alluviums during an M6.8 earthquake is conducted.A comparison of calculated and measured values shows some differences in acceleration and permanent deformation.Because the calculated values essentially reflect actual distribution，the accuracies of the numerical and constitutive models are validated.On the basis of the numerical analysis results，it can be concluded that a reinforcement measure for the dam and its underlying foundation is unnecessary because liquefaction in only a small area may occur in these zones. However，an anti-liquefaction reinforcement measure should be taken because liquefaction in large areas may occur in the shallow layers of sandy alluviums near the dam toe.

Key words： earthquake； dynamic response； permanent deformation； sand liquefaction

0引言

土石坝具有选材容易、造价低、结构简单等特点，在世界范围内得到了广泛应用，其中不少建造在地震高烈度区的深厚砂质覆盖层上。在深厚砂质覆盖层上修建土石坝，有可能会产生砂土地震液化而导致坝体破坏，例如1971年美国San Fernando地震(M6.6)、1995年日本兵库县南部地震(M7.2)、2001年印度古杰拉特邦库奇地震(M7.8)和2011年日本东北部海域地震(M9.0)中，许多土石坝或堤防工程遭受了严重的震害，造成了巨大的经济损失。……