岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 1493-1502.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1382

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

地震效应下三维非均质土坡稳定性极限分析

李雨浓1, 2,刘畅1, 2,王立伟1, 2   

  1. 1. 燕山大学 建筑工程与力学学院,河北 秦皇岛 066004;2. 燕山大学 河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室,河北 秦皇岛 066004
  • 收稿日期:2021-08-19 修回日期:2022-03-03 出版日期:2022-06-21 发布日期:2022-06-29
  • 作者简介:李雨浓,女,1981年生,博士,副教授,硕士生导师,主要从事地下基础工程、桩−土相互作用、边坡工程等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金(No.41807295)

Three-dimensional seismic stability of inhomogeneous soil slopes using limit analysis method

LI Yu-nong1, 2, LIU Chang1, 2, WANG Li-wei1, 2   

  1. 1. School of Civil Engineering & Mechanics, Yanshan University, Qinhuangdao, Hebei 066004, China; 2. Key Laboratory of Green Construction and Intelligent Maintenance for Civil Engineering of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao, Hebei 066004, China
  • Received:2021-08-19 Revised:2022-03-03 Online:2022-06-21 Published:2022-06-29
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation for Youth Scientists of China (41807295).

摘要: 基于极限分析上限定理,采用拟动力法研究了地震效应下非均质土坡的三维稳定性,并通过重度加大法(GIM)推导出边坡安全系数的显式表达式。此外,采用遗传算法进行优化,将所得结果进行对比验证,详细分析了地震条件下相关参数对边坡稳定性的影响。分析结果表明:边坡高度一定时,宽高比、边坡倾角的增大以及土体内摩擦角、非均质系数的减小均会造成安全系数的降低;拟静力法获得的结果相比于拟动力法较大,两种方法结果的差值会随着水平地震系数、有效内摩擦角的增大而增大,随着边坡倾角的增大而减小;土体放大系数的增大会导致安全系数减小,而地震波周期及波速的变化几乎对安全系数没有影响;滑动面轨迹受水平地震系数的影响较大,而受非均质系数的影响相对较小。

关键词: 非均质土坡, 三维稳定性, 极限分析, 拟动力法, 地震效应

Abstract: Based on the upper bound limit analysis method, the three-dimensional seismic stability of inhomogeneous soil slope is investigated using the pseudo-dynamic approach, and the explicit expression of the factor of safety is obtained by gravity increase method (GIM). In addition, the genetic algorithm is used for optimization and the results are verified by comparing with other published data. Parametric studies are performed to investigate the effect of relevant parameters on stability of the slope. The results indicate that for the slope with the given height, the increase of width-height ratio and slope inclination angle, and the decrease of internal friction angle and inhomogeneous coefficient will lead to the reduction of factor of safety. The pseudo-static method yields a larger result compared with the pseudo-dynamic method, and the difference between the results of the two approaches increases with the increases of the horizontal seismic coefficient and the effective internal friction angle, but decreases with the increase of the slope inclination. The increasing of the soil amplification factor can lead to a significant decrease in the factor of safety of the slope, while changes in the period and velocity of the shear wave have little effect on the stability of the slope. The trace of the slip face is greatly influenced by the horizontal seismic coefficient, but less affected by the inhomogeneous coefficient.

Key words: inhomogeneous slope, three-dimensional stability, limit analysis, pseudo-dynamic method, seismic effect

中图分类号: 

  • TU435
[1] 张思宇, 李兆焱, 袁晓铭, . 国内外静力触探液化判别方法对比检验[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1517-1526.
[2] 李林, 孙砖芹. 考虑基质吸力影响的非饱和路堤三维稳定性上限分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1014-1025.
[3] 孙锐, 阳军生, 张庆贺, 杨峰, . 基于网格自适应加密策略的隧道稳定性三维极限分析下限有限元法研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1256-1264.
[4] 朱克文, 俞剑, 黄茂松, . 饱和黏土中抗拔桩上限承载力分析及土塞效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1995-2004.
[5] 张常光, 关港辉, 李海祥, 范家燊, 石晶, . 水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1575-1584.
[6] 雷勇, 陈于斯, 谭豪, 李鹏甲, 刘运思, 于艺林, . 下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3339-3348.
[7] 王祖乐, 孔德琼, 杜越明, 朱斌, . 岩土工程连续极限分析方法拓展与验证[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3531-3540.
[8] 李见飞. 抗滑桩加固三维复杂边坡抗震设计的 新方法——拟动力法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 275-285.
[9] 周锡文, 刘锋涛, 戴北冰, 张澄博, 张金鹏, . 基于混合常应力−光滑应变单元的极限分析方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1660-1670.
[10] 谭廷震, 黄茂松, 刘奕晖, 王浩然, 张中杰, . 基于块体剪流组合机构的黏土基坑抗隆起 稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 909-917.
[11] 汪嘉钰, 刘润, 姬永红, 杨旭, 陈广思, 王晓磊, . 筒型基础水平向和抗倾承载力的极限分析上限解[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 777-788.
[12] 袁帅, 冯德旺, 张森豪, 邢运鹏, 柯尊启, . 考虑水力参数空间变异性的盾构 隧道开挖面稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 3153-3162.
[13] 何江, 肖世国, . 多级拼装悬臂式挡墙地震永久位移计算方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1971-1982.
[14] 卢谅, 何林耀, 王宗建, KATSUHIKO ARAI, . 地震作用下加筋土挡墙水平位移分区计算理论[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 401-410.
[15] 黄睿, 汤金焕, . RT模式下地震非极限主动土压力的拟动力分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2564-2572.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[6] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[7] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[8] 刘振平,贺怀建,朱发华. 基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究[J]. , 2009, 30(S1): 260 -266 .
[9] 魏厚振,颜荣涛,韦昌富,吴二林,陈 盼,田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .
[10] 王国粹,杨 敏. 砂土中水平受荷桩非线性分析[J]. , 2011, 32(S2): 261 -267 .