变形机制的数值模拟

时间：2016-08-10 作者：张雪变肖明贵夏雄彬周治钊

综合边坡监测点的位移、加速度和速度变化曲线，可以看出边坡各点在地震作用下位移、加速度和速度的响应与其位置有重要关系，在同一水平面坐标，不同高程上的监测点，其位移、加速度和速度三量随着高程的增大而增大，即三个量均具有竖直向放大效应；在同一高程，不同水平面坐标的监测点，其位移、加速度和速度三量随其与坡面水平距离的减小而增大，即监测点越靠近坡面，其三量变化越大；结合监测点的位移、加速度和速度变化曲线，在地震作用下，边坡的变形破坏机制是如下过程（图4－4～4－5）：首先，在地震作用下，边坡前缘坡脚处出现张开裂隙，即破裂面，岩体倾倒；其次，裂隙沿着节理延伸至坡顶，导致坡顶出现拉裂缝，企业管理论文破裂面贯通；最后，破裂面贯通后，坡体出现滑移以及崩塌；整个失稳的运动过程为倾倒－拉裂－崩塌。

图4－4 100419时步的变形
图4－5 369296时步的变形
论
利用基于离散元法原理的大型商业化数值计算软件─UDEC，研究了边坡的变形破坏机制以及失稳模式等，根据数值模拟中边坡在地震作用下的位移、速度加速度的响应，可以得出以下认识：
（1）在地震作用下边坡出现范围较大的松动区，其范围在高程1312～1353m之内。在地表出现明显沿节理延伸的张拉裂缝；坡体前缘坡顶处水平向最大位移为61.6cm，竖直向最大位移为35cm；坡脚水平向最大位移为46cm，竖直向最大位移为25cm；在坡体前缘出现贯通破裂面和崩塌。
（2）数值模拟中各监测点的记录表明：边坡坡顶加速度可达2.35m/s2，是输入加速度峰值的1.11倍。通过跟踪边坡质点的加速度变化，给出了加速度在竖直和水平两个方向的放大趋势线，其放大趋势线的斜率分别为0.059和0.025。结合边坡质点的速度曲线和位移曲线，表明边坡在地震作用下，坡体在同一水平面坐标、不同高程的质点的位移、加速度和速度有随高程的增高逐渐增大的趋势，即竖直向放大效应；在同一高程上，不同水平面坐标的质点的位移、加速度和速度随与坡面距离减小而增大的趋势，即水平向放大效应。
（3）数值模拟的结果表明边坡在地震作用下其变形破坏是“岩体松动→倾倒→崩塌”的过程，过程经历的时间较短，往往是在振动持时内完成。
参考文献
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