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1、地震作用下順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的擬靜力分析_李維光25卷山 地 學(xué) 報(bào)Vo.l25,No.2pp184～189 2007年3月JOURNALOFMOUNTAINSCIENCEMar.,2007文章編號:1008-2786-(2007)2-184-06地震作用下順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的擬靜力分析李維光1、2,張繼春1(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都610031;2.四川師范大學(xué)草堂校區(qū),四川成都610072)摘 要:通過對順層巖質(zhì)邊坡的受力分析,應(yīng)用極限平衡理論和Mohr-Column準(zhǔn)則,按照Bishop關(guān)于邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)的定義,推導(dǎo)出在爆破震動(dòng)載荷作用下,用于判別順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)
2、定性的計(jì)算方法。研究結(jié)果表明垂直向下、水平指向坡外的爆破荷載以及兩者的聯(lián)合爆破荷載對邊坡穩(wěn)定性影響最大,尤其是后兩者;水平指向坡外、垂直向下爆破荷載擬靜力系數(shù)分別與邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系和S曲線關(guān)系;從動(dòng)荷載擬靜力系數(shù)0起,爆破震動(dòng)水平指向坡外、垂直向下動(dòng)荷載擬靜力系數(shù)每增加0.05,有層裂長度的順層邊坡安全系數(shù)分別減少7.79%～10.67%、1.28%～1.98%,無層裂的順層邊坡安全系數(shù)分別減少7.61%～10.55%、1.47%～2.29%。同時(shí),爆破震動(dòng)產(chǎn)生的層裂長度、邊坡長度以及聯(lián)合爆破荷載的方———————————————————————————————————
3、————————————向?qū)槍舆吰路€(wěn)定性也有影響。關(guān)鍵詞:擬靜力法;順層巖質(zhì)邊坡;爆破震動(dòng);安全系數(shù)中圖分類號:TU457文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 順層巖質(zhì)邊坡在水電、露天礦山、公路、鐵路等建設(shè)中經(jīng)常遇到,且通常采用鉆眼爆破法開挖施工。爆破震動(dòng)作用下的順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究,日益受到國內(nèi)外許多學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛重[1-5]視。爆破震動(dòng)對順層邊坡穩(wěn)定性的影響一是由于爆破荷載的反復(fù)作用,導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)降低;二是爆破震動(dòng)引起的震動(dòng)慣性力可能導(dǎo)致坡體整體下滑力加大,甚至動(dòng)力失穩(wěn);三是爆破作業(yè)形成新坡面,改變了原有地形及覆蓋層與邊坡角的約束條件。震動(dòng)慣性力的大小常采用擬靜力荷載,按照極限
4、平衡理論為基礎(chǔ)的條分法或彈塑性為基礎(chǔ)的[6-7]數(shù)值計(jì)算法分析評價(jià)順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性,但這些方法都未解決爆破的震動(dòng)特性和巖層的回響特性問題。本文采用極限平衡理論為基礎(chǔ)的條分法。Ui、重力Wi、作用于質(zhì)心的爆破水平動(dòng)荷載KhiWi(Khi為水平動(dòng)荷載擬靜力系數(shù))和垂直動(dòng)荷載KviWi(Kvi為垂直動(dòng)荷載擬靜力系數(shù))、表面的水平卸荷載Qhi和垂直卸荷載Qvi、左側(cè)和右側(cè)的平均孔隙水壓力Vi和Vi+1、左側(cè)和右側(cè)的傳遞力Ei和Ei+1。根據(jù)平衡條件,則平行于第i條塊底———————————————————————————————————————————————邊、垂直于底邊的力平衡方程有1
5、順層邊坡穩(wěn)定性的判別方法沿潛在巖質(zhì)滑坡體的縱向,將其劃分為n個(gè)垂直條塊,其中第i個(gè)垂直條塊的受力如圖1所示。底部的法向力Ni和切向力Ti以及平均孔隙水壓力收稿日期(Receiveddate):2006-07-09;改回日期(Accepted):2006-12-25。作者簡介(Biography):李維光(1964-),男,西南交通大學(xué)在職博士研究生,四川師范大學(xué)從事巖土工程、安全工程方面的教學(xué)和科研工作,教授。[LiWeiguang(1964-),male.DoctoratecandidateofSouthwestJiaotongUniversity.Majorinsafetyengi
6、neering,geotechnicalengineeringmiversity,rofessor.w@m]圖1 第i條塊的作用力分析Fig.1 ActingforcesanalysisonIthsilence第2期李維光,張繼春:地震作用下順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的擬靜力分析185(Qvi+KviWi-Wi)sinαTi+Ei+(Vi-Qhi-i+KhiWi-Vi+1)cosα0(1)i-Ei+1cosαi+1=(Qvi+KviWi-Wi)cosαNi+Ui+(Qhi+KhiWii++Vi+1-Vi)sinα0i-Ei+1sinαi+1=根據(jù)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)的定義————————————
7、———————————————————————————————————Fs=τTf/[8]式中T、τf分別為沿整個(gè)潛在滑移面的總下滑力(Mpa)、總抗滑力(Mpa)。由摩爾-庫侖準(zhǔn)則知τCi(li-li0)+Nitanφ(4)fi=i式中 li、li0、Ci、φi分別為第i條塊底部長度(m)、層裂長度(m)、粘結(jié)力(Mpa)、內(nèi)摩擦角(°)。將式(1)、(2)、(4)代入式(3)并整理得(2)(3)∑{Ci(li-li0)+[(Wi-Qvi-K
