综合考虑水平和竖向地震作用的边坡稳定数方法
2021-09-16阎飞靳宝
阎飞,靳宝
(北京京能地质工程有限公司,北京 102300)
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稳定性分析是边坡工程设计中一项十分重要的工作。目前,按照稳定性计算是否需要进行数值算法求解,边坡稳定分析方法可以分为解析法和数值法两大类。其中,极限平衡法即为解析法的代表,边坡规范中的不平衡推力法即为极限平衡法的一种。数值法主要包括有限元法、边界元法、光滑粒子法等。
不排水前提下,有限均质边坡稳定安全系数的确定通常需要采用泰勒稳定图(Taylor,1937,1948)。根据工况以及假设条件的不同,国内外学者提出并论证了多种边坡稳定性分析技术方法(Janbu,1954;Bishop,1955;Price and Morgenstern,1965;Spencer,1967;Majumdar,1971;Sarma,1973;Ling et al.,1997;Ling and Leshchinsky,1998;Chowdhury et al.,2009;Cheng and Lau,2014;Duncan et al.,2014)。
一般而言,当作用载荷为静载荷时,能够借助泰勒稳定图轻松实现对稳定数的求解。然而地震作用所带来的影响却未能体现在传统泰勒稳定图中。由于强度较大的破坏性地震往往会导致边坡失稳,因此若能将地震作用带来的影响在传统泰勒稳定图中加以体现,就能为边坡工程抗震设计带来极大便利。在泰勒稳定图法完善过程中,国外学者引进土体修正摩擦角指标时考虑了水平地震影响(Majumdar,1971)。水平地震影响通常是边坡稳定图分析需要考虑的一个主要因素,但尽管如此,地震力垂直分量同样应引起高度关注,这已被最新研究成果证实(Chopra,1966;Lew,1991;Ling et al.,1999;Shukha and Baker,2008),其之所以如此,主要是由于动应力分布会在竖向地震影响下而发生显著改变(Lew,1991)。纵观美国旧金山大地震(Stewart and Ashford,1994)、北岭地震(Bardet et al.,1995)以及阪神大地震(Aoi et al.,2008)等世界范围内曾发生过的大型地震可以发现,竖向地震作用所带来的影响不容忽略,在某些案例中最大竖向地震作用甚至不小于水平地震作用。……
