地震边坡的张拉-剪切破坏机制及稳定性分析方法研究

Slope failure can be induced by earthquakes. Shear failure is considered as the main failure types of seismic slope and stability analysis methods are based on the single shear failure mechanism. However, significant tension failure were found in the field investigation of earthquake-induced landslides in recent years. To study the tension-shear failure mechanism of seismic slope and present corresponding quantitative stability analysis methods are the problems to be solved urgently. In this research project, theoretical analysis, analytical calculating, numerical simulation and experimental test will be used to study the tension-shear failure mechanism and seismic slope stability analysis methods. Firstly, conceptual model of tension-shear failure mechanism of seismic slope will be established. Secondly, pseudo-static limit analysis method based on the tension-shear failure mechanism will be presented. Thirdly, the original discontinuous deformation analysis method will be extended and used to simulate the tension and shear failure processes. Finally, large-scale shaking table test will be carried out to simulate the tension-shear failure mechanism of seismic slope. The aim of this project is to verify the tension-shear failure mechanism of seismic slope, reveal the relationships between tension feature and seismic loadings. Results of the study can provide theoretical foundation and technical support for the design of seismic slope engineering.

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。