地震边坡的张拉-剪切破坏机制及稳定性分析方法研究

地震是导致边坡失稳的重要因素。一般认为剪切破坏是地震边坡破坏的主要形式，相应的稳定性分析也多是基于纯粹的剪切破坏机制。本项目针对近年来地震边坡破坏中发现的显著张拉破坏形式，通过采用现场调查、解析计算、数值模拟和物理试验相结合的方法，对地震边坡的张拉-剪切破坏机制进行了研究，并提出了定量的稳定性评价方法。具体内容如下： （1）现场调查方面，对汶川地震诱发大型滑坡（大光包滑坡、东河口滑坡等）的地质环境条件、变形破坏情况、发展演化特征等进行现场调查，并建立了地震边坡破坏的张拉-剪切破坏概念模型。 （2）解析计算方面，将拟静力法与极限分析上限法相结合，提出了自动搜索张拉破坏深度和位置的极限分析上限法，并程序化。应用该方法对不同几何特征和强度的边坡在不同地震条件下的张拉剪切破坏情况和稳定性进行分析，绘制了一系列计算设计图表，便于工程设计使用。 （3）数值模拟方面，在现有DDA程序的基础上加入了新的边-边接触类型，使其能够准确地进行c-ψ材料的稳定性模拟分析，并提出基于接触类型判断边坡稳定性的破坏判据（该判据包含了张拉破坏模式），使DDA 能够准确地模拟地震边坡的张拉-剪切失稳过程。 （4）物理试验方面，基于不同的地震波形曲线及不同的地震动输入方式，对典型边坡模型进行了振动台模型试验，并考察张拉破坏和剪切破坏的发展过程，与现场调查、解析计算和数值模拟的结果进行了对照验证。 本项目的成果不仅有助于加深对地震边坡破坏机制的认识，也可为震区边坡工程设计提供科学依据和技术支撑。 2100433B

地震是导致边坡失稳的重要因素。一般认为剪切破坏是地震边坡破坏的主要形式，稳定性分析也多是基于纯粹的剪切破坏机制。然而，近年来，在很多地震滑坡的现场调查中发现了显著的张拉破坏。对地震边坡的张拉-剪切破坏机制进行研究，并提出定量的稳定性评价方法，是科研工作者面临的一个新的研究课题。本项目采用理论分析—提出地震边坡的张拉-剪切破坏机制概念模型、解析计算—建立基于张拉-剪切破坏机制的地震边坡稳定性极限分析法、数值模拟—非连续变形分析法模拟地震边坡的张拉-剪切破坏渐进发展过程和物理试验—大型振动台试验验证地震边坡的张拉-剪切破坏机制等技术手段相结合的方式，对地震边坡的张拉-剪切破坏机制和稳定性分析方法进行基础科学研究。本项目旨在探明地震边坡的张拉-剪切破坏机制，揭示地震荷载与边坡张拉破坏深度、位置的定量关系，提出基于张拉-剪切破坏机制的稳定性分析方法，为地震边坡工程问题的解决提供理论依据和技术基础。

地震剪切破坏是指框架柱在反复荷载的作用下，混凝土表面出现斜裂缝，接着发生钢筋拉断或者箍筋张开，然后纵向钢筋屈曲，最终导致突然的脆性破坏。根据地震破坏形式具体又可分为剪切受压破坏、剪切受拉破坏、剪切斜拉破坏。 2100433B

我国山区基础设施建设形成大量高填方边坡，不断发生的强烈地震严重威胁边坡稳定和基础设施安全。因此，开展地震作用下的高填方边坡稳定性研究，揭示地震边坡失稳模式、触发机制及其影响显得尤为必要。本项目首先试验研究静/动力荷载下土石料的劣化机制，确定裂面产生与扩展准则，建立滑裂面本构模型；其次，改进传统数值分析方法，提出能够模拟滑裂面产生及扩展的连续-非连续数值分析理论及相应的求解算法，构建边坡地震响应数值分析平台；开展不同地震动强度、水位、反压等工况下的土石料超重力离心机模型试验；最后，结合数值模拟和超重力力学模型试验，再现了地震引发的边坡失稳滑坡过程，加深地震边坡失稳破坏机理的认识。 2100433B

我国是一个多山地、多地震国家，山区基础设施建设形成大量高填方边坡，不断发生的强烈地震严重威胁边坡稳定和基础设施安全。地震引起边坡应力波动传播、土体循环软化，导致边坡局部发生张拉和剪切破坏，并扩展为拉裂缝和剪切带并存的贯通滑裂面，触发边坡失稳滑坡。本项目首先试验研究地震作用下土与滑裂面的循环软化规律，确定滑裂面产生与扩展准则，建立基于连续变形的土体本构模型和基于非连续变形的滑裂面本构模型。在此基础上，提出模拟滑裂面产生和扩展过程的连续-非连续变形动力有限元分析理论及相应的求解算法，构建边坡地震响应数值分析平台。结合数值模拟和超重力离心模型试验，再现地震作用下边坡失稳滑坡过程，揭示高填方边坡地震响应动力特征、失稳模式及其触发机制，分析边坡结构形式、地震波时频特性等对地震稳定性的影响规律。最后，基于连续-非连续变形分析，提出边坡地震稳定安全系数分析方法，为高填方边坡地震稳定性评价提供技术支撑。