摘要：结合金安桥水电站B20 堆积体边坡工程实例(3)
2013-06-05 01:16
导读：2.3 地震波的选取与输入目前，边坡动力有限元分析中，地震波输入方法主要有：①基于规范要求的人工波；②规则简谐波；③已有的强震记录或基于强震
2.3 地震波的选取与输入目前，边坡动力有限元分析中，地震波输入方法主要有：①基于规范要求的人工波；②规则简谐波；③已有的强震记录或基于强震记录进行调整的地震波；④基于工程地震学原理的人工合成地震波。
3 边坡地震动力响应规律
3.1 边坡动位移分布规律
地震荷载作用下，B20 堆积体边坡水平向和垂直向的动位移具有以下特征：①边坡从下至上，水平位移和垂直位移呈现递增的特征，且在坡顶处位移最大，其中水平位移极值0.30~0.35 m，垂直位移极值0.15~0.20 m，在堆积体Qcol 处也出现较大的动位移；②在断层和凝灰岩夹层等不连续面附近，动位移有中断突变特征，受临空条件影响，各凝灰岩夹层和断层上部岩体位移大于下部岩体位移。图4 给出了边坡水平动位移极值的等值线分布。
3.2 边坡动应力分布规律
地震荷载作用下，B20 堆积体边坡岩体的最大主应力和最小主应力呈现如下分布特征，即：①从坡体表部向深部，边坡的动应力呈现逐渐递增的特征；②在断层和凝灰岩夹层附近，应力有中断突变特征，在F8 断层端部附近，由于材料力学参数差异较大，主应力有显著的集中效应；堆积体以及其下部风化岩体的拉应力范围有增大趋势，受拉破坏主要发生在堆积体内部及其附近的风化岩体中。图5 给出了边坡动主应力极值的等值线分布。
3.3 边坡加速度分布规律
地震荷载作用下，B20 堆积体边坡相对加速度具有以下特征：①边坡从下至上，水平加速度和垂直加速度呈现递增的特征，在坡顶处相对加速度最大，其中水平加速度极值为6.0~7.0 m/s2，垂直加速度极值为4.0~5.0 m/s2，放大系数分别为3.92 和3.08。②断层和凝灰岩夹层等不连续面附近，加速度有中断突变特征；受临空面影响，凝灰岩夹层和断层上部岩体加速度速度大于下部岩体加速度。③由于堆积体变形参数很低，堆积体中加速度变化梯度较大。图6 给出了边坡加速度极值等值线分布。
（转载自中国科教评价网http://www.nseac.com） 3.4 边坡动安全系数分布规律
根据边坡刚体极限平衡法计算分析，B20 堆积体边坡存在3 种可能的滑动组合，即：① 模式1：堆积体整体滑动，滑动面为堆积体接触带。② 模式2：堆积体整体滑动，滑动面为堆积体接触带和t1c；③ 模式3：堆积体和t1c 上部强风化岩体整体滑动，滑动面为堆积体接触带和t1c。根据上述边坡动抗滑稳定安全系数的求解方法，可以获得典型滑面组合的动安全系数时程。表2 给出了正常蓄水+地震条件下动安全系数的初值、极值及均值，图7 给出了动安全系数的时程曲线。从图7 和表2 中可以看出：① 3 种滑动模式下，边坡的最小动安全系数分别为1.107、0.955、0.857，出现在12 s 左右，均小于规范1.20 要求；② B20 堆积体边坡的整体动力安全系数最小值存在低于1.00 的情况，失稳概率分别为0.67%和2.0%，表明B20堆积体边坡在地震过程中部分区域存在失稳的可能。
4 结 论
强地震动作用下边坡的动力响应及稳定性是工程界普遍关心的问题。基于动力时程分析原理，采用非线性动力有限元法，研究复合堆积体边坡在地震荷载下动力响应及安全性，计算成果表明：
1) 地震作用下，边坡将发生较大的永久变形，量值达30 cm，在堆积体Qcol 处也出现较大的动位移，在结构面附近动位移有中断突变特征。
2) 在堆积体及断层等部位主应力有显著集中效应，拉应力区较大。
3) 边坡中上部及堆积体部位加速度有明显放大现象，对地震响应较为敏感，地震时受激发而失稳。
4) 正常蓄水+地震工况下边坡动力安全系数存在低于1.00 的情况，失稳概率分别为0.67%和2.0%，地震中部分区域存在失稳可能，应加强支护措施。
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