地震荷載作用下斜坡響應(yīng)研究：以四川青川東山—獅子梁剖面為例.docx

1、現(xiàn)代地質(zhì)GEOSCIENCE地震荷載作用下斜坡響應(yīng)研究：以四川青川東山一獅子梁剖面為例王福海，王運(yùn)生，孫岡L徐鴻彪，羅騎龍，李玉林(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家戒點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.四川成都610059)摘要：在對(duì)育川地震監(jiān)測(cè)剖面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上.運(yùn)用大型通用有限元分析軟件ANSYS建立東山一獅子梁監(jiān)測(cè)剖面的數(shù)值模型，分析了地震作用下斜坡的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：地震荷載作用下斜坡的地震響應(yīng)不是單調(diào)的隨斜坡高度的增加而增加，而是與斜坡地形地貌及巖休中裂隙的發(fā)育程度有密切關(guān)系；斜坡的地震響應(yīng)由坡內(nèi)向坡外逐漸增大，且坡向與地震波傳播方向相同時(shí)斜坡的地震動(dòng)力響應(yīng)要大于坡向與地震波傳播

2、方向相反的情況。研究結(jié)果為地震荷載作用F邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了理論支持，為提出更加合理的地震動(dòng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法提供依據(jù)。關(guān)鍵伺：ANSYS；地震荷載；斜坡；地震加速度；動(dòng)力響應(yīng)；數(shù)值模擬；四川青川中圖分類號(hào)：P315文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10(X)-8527(2011)01-0142-09StudyonSlopeResponseunderSeismicLoading：TakingtheDongshan-ShiziliangProfileinQingchuan,SichuanasanExampleWANGFu-hai,WANGYun-sheng,SUNGang,XUHong-biao,LUOQi-

3、long,LIYu-Iin(SlateKeyLaboratoryofGeo-hazardPretentionandGeo-environmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)Abstract：BasedonsystematicanalysisoffielddataofearthquakemonitoringprofileinQingchuan,Sichuan,thispaperemployedtheuniversalfiniteelementanalysissoftware(ANSYS)

4、toestablishanumericalmodelofDongshan-Shiziliangmonitoringprofile,andtheresponseoftheslopeunderseismicloadingwassimulated.Theresultsshowthat:underseismicloading,theseismicresponseofslopedoesnotmonotonouslyincrease,butiscloselyrelatedwiththeslopelandformandthedevelopmentdegreeoffracturesinrockmasses；t

5、heseismicresponseincreasesgraduallyfromtheinsideofslopetoitssurface,andwhentheslopedirectionissamewiththewavepropagationtheresponseisgreaterthanthatintheoppositedirection.Thisstudyprovidesabasisforproposingamorereasonablemethodtoevaluateslopestabilityunderseismicloading.Keywords:ANSYS;seismicloading

6、；slope；seismicacceleration；dynamicresponse;numericalsimulation；Qingchuan,Sichuan。引言Geli等人對(duì)1976年發(fā)生的Guatemala地震研究發(fā)現(xiàn)：滑坡主要集中在山脊的一邊，而另一邊則沒(méi)有o1987年Celebi對(duì)實(shí)測(cè)地震數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，地震引起的破壞在山脊頂及陡崖頂趨于變大，表現(xiàn)了地形對(duì)地震波的放大效應(yīng)2,o1988年Celebi對(duì)有關(guān)的理論進(jìn)行研究，其結(jié)果也表明地形對(duì)地震波有放大效應(yīng)f1989年LomaPrieta地震中，Robinwood山脊頂遭受很大破壞，而鄰近的懸岸看上去卻沒(méi)有影響，表明有地形放大效應(yīng),并

7、且這種地形放大效應(yīng)受地震波傳播方向及波的收稿日期：2010-07-23；改回日期：2010-12-28；責(zé)任編輯：潘令枝?；痦?xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)訓(xùn)查局項(xiàng)目(1212010914010)；國(guó)家頁(yè)點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2008CB425801)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41072231)。作者簡(jiǎn)介：E福海，男.碩士研究生，】985年出生，地質(zhì)工程專業(yè)，主要從莎地質(zhì)工程方向研究：Email：4|9941661。入射角度的影響6o2008年5月12|汶川發(fā)生了里氏7.9級(jí)特大地震，由于地震發(fā)生在地形切割強(qiáng)烈的龍門山斷裂帶上，加之斜坡地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)地震波的放大效應(yīng)等多種因素的綜合作用,致使斜坡發(fā)生大燃模的

8、地質(zhì)災(zāi)害。黃潤(rùn)秋等研究發(fā)現(xiàn)汶川大地震地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在山脊的轉(zhuǎn)折部位或單薄的山脊以及孤立或多而臨空的山體部位，與地震波傳播方向相同的斜坡一側(cè)地質(zhì)災(zāi)害較其他部位要嚴(yán)直,地慮誘發(fā)的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)；»；H布度裂潰屈、臨空拋射等獨(dú)特的動(dòng)力特征s如。為了揭示斜坡不同高程地慮加速度的差異,以及汶川大地建斜坡地慮響應(yīng)的影響因索，成都理I：大學(xué)地質(zhì)災(zāi)'J；防治七地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家訴點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2009年在青川建立了地震監(jiān)測(cè)剖面，對(duì)深切河谷斜坡地震加速度進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉。本文結(jié)合該區(qū)工程地質(zhì)條件，借助ANSYS有限元分析軟件建立宵川東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖面的數(shù)值模型，利用其中的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模塊，通過(guò)

9、輸入地震動(dòng)加速度的方法來(lái)研究斜坡在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，為提出更加合理的地震動(dòng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法提供依據(jù)。1監(jiān)測(cè)剖面工程地質(zhì)條件1.1地形地貌育川縣位于四川盆地北部邊緣的川、甘、陜交界處,縣城喬莊鎮(zhèn)位下龍門山造山帶與秦嶺造山帶的交匯部位，展布F喬止河深切溝谷形成的近南北向狹長(zhǎng)形二級(jí)階地之Eo東山一獅子梁監(jiān)測(cè)剖面位于青川縣城,海拔高程788-962m,相圖1"川東山一獅*梁地震監(jiān)測(cè)剖面地形地貌圖Fig.ITo|M)graphicmapofI)<>ngsl)an-ShiziIiangearthquakemonitoringprofileinQingcliuan圖2井川東山斜坡

10、地形地貌Fig.2TopographicmapofDongshanslopeinQingchuan圖3尚川辯*梁斜坡地形地貌Fig.3TopographicmapofShiziliangslopeinQing-chuan對(duì)高差約174m,屆中低山地貌區(qū)（圖I一圖3）。東山地形坡度在30。以上,獅子梁地形坡度在25。以上。東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖而示意圖示圖4所示。1.2地層巖性東山一獅F梁監(jiān)測(cè)剖面出露巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r。其中布置在東山的監(jiān)測(cè)點(diǎn)有1監(jiān)測(cè)點(diǎn)、2,監(jiān)測(cè)點(diǎn)和3監(jiān)測(cè)點(diǎn)，1監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于東山喬莊河流左岸788m商程，2及3監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別位于東山880m及962m商程。JW子梁山上布曾有4監(jiān)測(cè)點(diǎn)和5

11、監(jiān)測(cè)點(diǎn)，4監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于獅子梁893m商程，5-監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于962m高程。匕.述5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于勇口群（AnDbi）厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r上,其中1，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處巖體完整性差。1.3地質(zhì)構(gòu)造東山一娜子梁地震監(jiān)測(cè)剖面位于龍門山后山斷裂主斷裂之一的什川一平武斷裂帶之上。該斷裂在疔川縣喬莊鎮(zhèn)由3條分支斷裂組成斷層束（圖100200300400500600700800900100011001200距離/m100200300400500600700800900100011001200距離/m圖4肯川東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖面示意圖Fig.4SchematicdiagramofDongshan-Shiziliangeart

12、hquakemonitoringprofileinQingchuan強(qiáng)風(fēng)化分界線弱風(fēng)化分界線1),總體上沿N70°E走向穿過(guò)縣城主城區(qū)，斷裂帶總體產(chǎn)狀N70°E/NWZ.65°o斷裂破碎帶大多為疏松未膠結(jié)，且以強(qiáng)烈的片理、糜棱化、塑性柔皺、高炭化為特征。2斜坡地震動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算方法直接輸入地震動(dòng)加速度進(jìn)行斜坡動(dòng)力響應(yīng)分析的方法又叫做時(shí)程分析法，是將地震波作為地震輸入，然后通過(guò)近動(dòng)方程的積分求出地震持續(xù)時(shí)間內(nèi)體系的內(nèi)力和變形隨時(shí)間的變化過(guò)程。由于可以直接輸入地震加速度的時(shí)程曲線并跟蹤體系在地震時(shí)的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，且能適用于體系的彈塑性地震分析，該方法在研究地震荷載作用下

13、斜坡的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。斜坡在地震荷載作用下的動(dòng)力平衡方程描述如下叫=-M8g(1)式中：M、C、K分別為體系的總質(zhì)量矩陣、總阻尼矩陣和總剛度矩陣；5、5、5分別為體系的結(jié)點(diǎn)加速度、速度和位移列陣；是地震加速度列陣。在地震反應(yīng)方程式(1)中，地面振動(dòng)加速度是復(fù)雜的隨機(jī)函數(shù)，同時(shí)在彈塑性反應(yīng)中剛度矩陣與阻尼矩陣亦隨時(shí)間變化，因此不易求出解析解，可采取數(shù)值分析方法求解。故常將式(1)轉(zhuǎn)變成增量方程MM+C舫+KAS=-M%(2)然后對(duì)增量方程逐步積分求解，即將時(shí)間轉(zhuǎn)化并分成-系列微小時(shí)間段從而能對(duì)增量方程式(2)直接積分，得出地震反應(yīng)增量。以心的終態(tài)值作為下一時(shí)間段的初始態(tài)，這樣逐步積分

14、，即可得出體系在地震作用下振動(dòng)反應(yīng)的全過(guò)程；所以，此法乂稱為“增質(zhì)法”?？傋枘峋仃嘋一般采用瑞利阻尼，即將粘性阻尼矩陣C寫成質(zhì)Ift矩陣M和剛度矩陣K的線性組合形式，由下式計(jì)算：C=aAf(3)式中：a、。均為用來(lái)控制阻尼的常數(shù)，且a"可以按下式?jīng)Q定：a=(4)其中，人為單元的阻尼比，s為自震頻率。3監(jiān)測(cè)剖面數(shù)值模型及參數(shù)取值3.1監(jiān)測(cè)剖面數(shù)值模型為了較真實(shí)地反映斜坡在地震荷載作用下的響應(yīng)規(guī)律，本文采用ANSYS有限元法建立斜坡數(shù)值模型，單元構(gòu)成采用piane42單元的四邊形單元。在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)根據(jù)Kuhlemeyer等人的研究(，網(wǎng)絡(luò)剖分的最大尺寸小于輸入地震波最短波長(zhǎng)人的1/1

15、01/80模型的基底采取固定約束,水平向采取水平單向約束，坡面不受任何約束。東山、獅子梁出露巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r,上部巖體強(qiáng)分化，下部巖體為弱風(fēng)化，巖體完整性較好。本文在建立數(shù)值模型時(shí)將模型劃分為強(qiáng)風(fēng)化層、弱風(fēng)化層和新鮮巖體層3部分，并建立7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(圖5),其中6號(hào)及7號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于坡體東山東山地寇波輸入方向圖5育川東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖面數(shù)值模型網(wǎng)格劃分圖Fig.5GraphshowingmeshgeneralionofnumericalmodelforDongshan-ShiziliangearthquakemonitoringprofileinQingchuan監(jiān)測(cè)點(diǎn)2內(nèi)部，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

16、置與實(shí)際地震監(jiān)測(cè)儀器放置位置一致,以研究斜坡不同部位在地震作用下的加速度、速度、位移響應(yīng)規(guī)律。3.2監(jiān)測(cè)剖面巖土體參數(shù)取值及地震動(dòng)力輸入的確定數(shù)值模擬中假定坡體由均質(zhì)各向同性的彈性材料構(gòu)成，不考慮地下水的作用。其巖土體參數(shù)取值如表1所示，表中數(shù)據(jù)通過(guò)室內(nèi)動(dòng)力試驗(yàn)獲得。由于水平方向地震力作用對(duì)斜坡的危害遠(yuǎn)大于垂直方向地震力作用，4-，5且為了研究坡向與地震波傳播方向相同或相反時(shí)的斜坡地慮動(dòng)力響應(yīng)情況，本文采取輸入水平向地震力。輸入的地震波選用ElCentro波,研究中強(qiáng)震作用下斜坡的響應(yīng)規(guī)律；地震波峰值加速度為0.3g,地震持時(shí)為10s,水平向地震波加速度時(shí)程曲線如圖6所示。表1巖土體參數(shù)取值T

17、able1Physicalandmechanicalparametersvalue編號(hào)介質(zhì)材料彈性模般/(10,MPa)密度/(kg/n?)泊松比“1白云質(zhì)灰?guī)r(新鮮)3.025000.202白云質(zhì)灰?guī)r(弱風(fēng)化)2.824800.233白云質(zhì)灰?guī)r(強(qiáng)風(fēng)化)2.024000.27注：表中數(shù)據(jù)通過(guò)室內(nèi)動(dòng)力試希測(cè)得.4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果對(duì)比分析4.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析什川東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖面自2009年10月份開(kāi)始監(jiān)測(cè)地震以來(lái)，已采集到包括青川、陜西寧強(qiáng)與四川存川交界、平武等處大鼠的3級(jí)以上有感地震數(shù)據(jù)。本文對(duì)采集到的典型數(shù)據(jù)進(jìn)行40Hz濾波處理，一些典型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2、表246時(shí)間/s246時(shí)間/

18、s圖6水平向地震波加速度時(shí)程圖Fig.6Timehistorygraphshowinghorizontaldirectionearthquakeacceleration3所示。分析表2數(shù)據(jù)訶知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)2(高程880m)的地震波加速度響應(yīng)要大于監(jiān)測(cè)點(diǎn)1(788m)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)3(962m),放大系數(shù)1.421.75；監(jiān)測(cè)點(diǎn)4(893m)的地震波加速度響應(yīng)大于監(jiān)測(cè)點(diǎn)5(962m)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)3(962m)的地震波加速度響應(yīng)值相對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1放大不明顯，且監(jiān)測(cè)點(diǎn)4(893m)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)5(962m)地震波加速度響應(yīng)值相比監(jiān)測(cè)點(diǎn)1(788m)表現(xiàn)為減小，其原因分析如下：(1) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)3位于山頂較開(kāi)闊的部位，地形較為

19、平緩，地震作用下地形地貌放大效應(yīng)對(duì)其影響不大；監(jiān)測(cè)點(diǎn)4位于獅子梁山腰負(fù)地形部位，監(jiān)測(cè)點(diǎn)5位于獅子梁山頂馬鞍部位，這些區(qū)域?qū)Φ卣鸩ǖ捻憫?yīng)要小于斜坡突出部位對(duì)地震波的響應(yīng)(圖2圖4)。(2) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)3、監(jiān)測(cè)點(diǎn)4、監(jiān)測(cè)點(diǎn)5處巖體完整性較好(圖7),監(jiān)測(cè)點(diǎn)1處巖體破碎，裂隙發(fā)育表2青川地震監(jiān)測(cè)剖面不同高程地震加速度響應(yīng)規(guī)律Table2EarthquakeaccelerationresponseatdifTerentheightsofearthquakemonitoringprofileinQingchuan實(shí)測(cè)址大峰值加速度平均值/（mm/r）東山駐工準(zhǔn)山監(jiān)測(cè)點(diǎn)2相監(jiān)測(cè)女3相監(jiān)測(cè)點(diǎn)4相監(jiān)測(cè)點(diǎn)5相時(shí)間方

20、向-對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1監(jiān)測(cè)點(diǎn)1監(jiān)測(cè)點(diǎn)2監(jiān)測(cè)點(diǎn)3監(jiān)測(cè)點(diǎn)4監(jiān)測(cè)點(diǎn)5放大系數(shù)放大系數(shù)放大系數(shù)放大系數(shù)(高程788m)(880m)(962m)(893m)(962m)2009-10-07東西9.2416.0210.801.601.731.170.172009-10-14南北93.59132.8598.2963.8310.961.421.050.680.122009-10-18東西24.2642.0226.2019.183.111.731.080.790.132009-10-20東西23.9741.9428.59-1.751.19-2009-12-08南北26.7646.2532.

21、7324.6220.181.731.220.920.752010-02-15南北10.8516.1013.36-1.661.481.230.15注：“因各種因#導(dǎo)致儀器未能監(jiān)測(cè)到地囂數(shù)據(jù),表3同'表3青川地震監(jiān)測(cè)剖面坡向與地震波輸入方向關(guān)系實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律Table3MeasureddatabetweenaspectandwavedirectionofearthquakemonitoringprofileinQingchuan實(shí)瀏最大峰伉加速度平均ff（/（mm/»2）時(shí)mi東山Wf梁山地震波傳播方向與坡向的ni°j監(jiān)測(cè)點(diǎn)2監(jiān)測(cè)點(diǎn)3監(jiān)測(cè)點(diǎn)4監(jiān)測(cè)點(diǎn)5關(guān)系（同高程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)

22、比）(商程880m)(962m)(893m)(962m)2010-01-08T00：59東西95.443.82121.5654.382010-01-24T02：26東西18.625.9i0.1641.61地震波傳播方向與帶于梁山WlalW2010-02-15T14：59東西23.013.60一16.092009-10-14T16：03南北132.8598.2963.8310.962009-10-18T05：00東西42.0226.2019.183.11地德波傳播方向與東山坡向2010-01-24T18：58南北232.36128.74106.4415.82一致2010-02-06T12：35南

23、北48.3628.9836.8425.90圖7監(jiān)測(cè)點(diǎn)3-5處巖體較完整Fig.7Q）mparativelycompleterockmassatmonitoringpointsof3to5inDongshanslope（圖8）,地震波通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈的反射和折射現(xiàn)象，對(duì)巖體進(jìn)行反岌的拉張和壓縮致其破毀。上述現(xiàn)象表明斜坡在地震作用下其響應(yīng)程度并不是單調(diào)地隨高程的增高而增大，而是與斜坡的地形地貌以及斜坡巖體中裂隙的發(fā)育情況密切圖8監(jiān)測(cè)點(diǎn)1處巖體裂隙發(fā)育（東山斜坡）Fig.8RockmassfracturesdevelopedatmonitoringpointIinDongshanslope相關(guān)

24、，斜坡地震動(dòng)力響應(yīng)最大的部位主要位于斜坡的坡折或突出部位。另外，從捕捉到的地震數(shù)據(jù)（表3）可以發(fā)現(xiàn)，地震波輸入方向?qū)π逼碌牡卣饎?dòng)力響應(yīng)影響較大，當(dāng)?shù)卣鸩▊鞑シ较蚺c獅子梁坡向相同而與東山坡向相反時(shí)，則位于獅子梁上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)4捕捉到的數(shù)據(jù)要大于位于東山上監(jiān)G-0.009583/=0.011058/»O.OI2532USUMRSYS=0AVRES=MatA-O.737E-O3D=0.00516(AVG)PowerGraphicsDMX=O.OI32698=0.002212E=0.006635EFACET=1SMX=O.OI3269C=0.003686F=0.008109圖9東山一獅*梁剖面地

25、震響應(yīng)位移等值線圖Eig.9SeismicresponsedisplacementcontourmapofDongshan-Shiziliangprofile監(jiān)測(cè)點(diǎn)I加速憤響應(yīng)曲線)、*»«-,oo8WM/s12.5532.-2，25o(a)監(jiān)測(cè)點(diǎn)I。監(jiān)測(cè)點(diǎn)3加速度響應(yīng)對(duì)比曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)2加速度響應(yīng)曲線測(cè)點(diǎn)4加速度響應(yīng)曲線4監(jiān)測(cè)點(diǎn)2加速次響應(yīng)的線20一監(jiān)蜘3加速憤響應(yīng)曲線2Oo82時(shí)間/s(b)隘測(cè)點(diǎn)2與監(jiān)測(cè)戊3加速座響應(yīng)對(duì)比曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)2加速貝響應(yīng)曲線監(jiān)濯點(diǎn)7加速度響應(yīng)曲線1250826時(shí)間/s<c)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2*j監(jiān)測(cè)點(diǎn)4加速度響成姻比曲線(d)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)2與監(jiān)測(cè)點(diǎn)7加速便響應(yīng)

26、對(duì)比曲線圖10地震荷載作用下斜坡加速度響應(yīng)對(duì)比曲線Fig.10Contrastcurvesofaccelerationresponseofslopeunderseismicloading測(cè)點(diǎn)2捕捉到的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)5捕捉到的數(shù)據(jù)大于監(jiān)測(cè)點(diǎn)3捕捉到的數(shù)據(jù)；而當(dāng)?shù)卣鸩▊鞑シ较蚺c東山坡向相同，與岬F梁坡向相反時(shí)則表現(xiàn)為相反的情況。這說(shuō)明當(dāng)坡向與地震波輸入方向一致時(shí)，地密對(duì)斜坡的危害要大于坡向與地震波輸入方向相反的情況。4.2模擬結(jié)果分析為了對(duì)青川東山一獅子梁地震監(jiān)測(cè)剖面采集-監(jiān)測(cè)點(diǎn)I速世響戲曲線監(jiān)測(cè)攻2速度響隨曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)2速度響應(yīng)曲線監(jiān)刪點(diǎn)2速度響應(yīng)曲線圖11地震荷載作用F斜坡速度響應(yīng)對(duì)比曲線Fig.

27、11Contrastcurvesofvelocityresponseofslopeunderseismicloading的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比性分析，研究斜坡地震動(dòng)力響應(yīng)的一般性規(guī)律，本文建立了東山一麟子梁地奩監(jiān)測(cè)剖面數(shù)值模型，并進(jìn)行了模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖9至圖11所示。(1) 總的來(lái)說(shuō)，地震荷載作用下斜坡的位移、速度、加速度響應(yīng)并不是隨斜坡高度的增加而單調(diào)地增大，而是與斜坡地形地貌、斜坡巖體裂隙發(fā)育情況密切相關(guān)，它們共同控制斜坡地震動(dòng)力響應(yīng)的分布規(guī)律；斜坡地震響應(yīng)最大的位置位于斜坡的坡折及較突出的部位，這些部位斜坡地震響應(yīng)的位移、速度、加速度均達(dá)到較大值，容易對(duì)斜坡造成破壞。(2) 由圖10(d)

28、、圖11(d)、圖12(d)分析可知，斜坡坡體內(nèi)部對(duì)地震荷載的響應(yīng)小于斜坡坡面的地震響應(yīng)，這說(shuō)明斜坡坡面對(duì)地震波存在臨空放大效應(yīng)。由于篇幅限制，監(jiān)測(cè)點(diǎn)4與監(jiān)測(cè)點(diǎn)6的分析結(jié)果未列出，但其分布規(guī)律相同。(3) 由圖10(c)、圖11(c)、圖12(c)可以看出，地震動(dòng)力作用下，斜坡坡向與地震波傳播方向相同時(shí)，斜坡的位移響應(yīng)、速度響應(yīng)及加速度響應(yīng)均要大于與之相反的情況。由于篇幅限制，監(jiān)測(cè)點(diǎn)3與監(jiān)測(cè)點(diǎn)5的分析結(jié)果未列出，但其分布規(guī)律相同。(4) 斜坡內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的位移、速度及加速度隨時(shí)間變化的地震響應(yīng)曲線在形狀上保持一致，只在變化幅度上有區(qū)別。(5) 斜坡內(nèi)質(zhì)點(diǎn)加速度對(duì)地震荷載的響應(yīng)要早F速度響應(yīng)和位移響

29、應(yīng)，加速度響應(yīng)與輸入地震波加速度具有同步性，波形相同，但幅值不同。4.3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果對(duì)比分析通過(guò)對(duì)青川東山一獅子梁監(jiān)測(cè)剖而捕捉到的地震數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：(a)監(jiān)測(cè)曲與監(jiān)測(cè)衣3仰移響博對(duì)比曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)2位移響應(yīng)曲線Ki測(cè)成3位移響橫曲線監(jiān)測(cè)巧2位移響應(yīng)曲線(c):&測(cè)點(diǎn)2”監(jiān)測(cè)點(diǎn)4位移響應(yīng)對(duì)比曲線圖12地震荷載作用下斜坡位移響應(yīng)對(duì)比曲線Fig.12Contrastcurvesofdisplacementresponseofslopeunderseismicloading(1) 由實(shí)測(cè)剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)2捕捉的數(shù)據(jù)可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)2所捕捉的數(shù)據(jù)同監(jiān)測(cè)點(diǎn)1、監(jiān)測(cè)點(diǎn)3相比較表現(xiàn)為放大

30、，數(shù)值模擬結(jié)果也證明了在監(jiān)測(cè)點(diǎn)2地震波存在放大作用。這表明地密波在斜坡突出部位表現(xiàn)為放大效應(yīng)。(2) 由實(shí)測(cè)剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)3與監(jiān)測(cè)點(diǎn)1、監(jiān)測(cè)點(diǎn)4與監(jiān)測(cè)點(diǎn)1、監(jiān)測(cè)點(diǎn)5與監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的對(duì)比結(jié)果可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)3、4、5相對(duì)于監(jiān)測(cè)點(diǎn)1均表現(xiàn)為衰減，數(shù)值模擬結(jié)果也表明了相同的規(guī)律。這表明在斜坡負(fù)地形部位以及馬鞍部位，斜坡的地很動(dòng)力響應(yīng)表現(xiàn)為衰減，同時(shí)巖體的完整性也對(duì)斜坡的動(dòng)力響應(yīng)有較大的影響。(3) 由表3、圖9一圖12分析可知，斜坡的地震動(dòng)力響應(yīng)與地震波的輸入方向有一定的關(guān)系，當(dāng)坡向與地震波輸入方向一致時(shí)地震對(duì)斜坡的危害要大于坡向與地震波輸入方向相反的情況。(4)對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同數(shù)值模

31、擬的結(jié)果能較好地吻合，但數(shù)值模擬中假定坡體由均質(zhì)各向同性、攤性材料構(gòu)成,忽略了構(gòu)造、解理裂隙以及地卜水等對(duì)其的影響,而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)受斷裂構(gòu)造、巖體完整性、地形地貌以及地下水的綜合影響，更能反映斜坡的客觀地震動(dòng)響應(yīng)規(guī)律。5結(jié)論本文通過(guò)對(duì)汶川大地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律和青川東山一肺子梁地震監(jiān)測(cè)剖面捕捉到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用ANSYS建立青川東山一JW于梁地震監(jiān)測(cè)剖面數(shù)值模型并進(jìn)行大bt數(shù)值模擬,將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到如下認(rèn)識(shí)：(1)在水平地震荷載作用下，斜坡的位移響應(yīng)、速度響應(yīng)及加速度響應(yīng)分布規(guī)律呈現(xiàn)山坡內(nèi)向坡外逐漸增大的趨勢(shì)；但隨斜坡高度的增加其響應(yīng)并不是單調(diào)地遞增，而是與地形地貌、斜

32、坡巖體裂隙發(fā)育情況密切相關(guān)，坡高與斜坡地形地貌、斜坡巖體裂隙共同決定斜坡地震動(dòng)力響應(yīng)分布規(guī)律，并在斜坡坡折和突出部位呈現(xiàn)較明顯的放大現(xiàn)象。(2) 斜坡內(nèi)質(zhì)點(diǎn)加速度對(duì)地震荷載的響應(yīng)要:早于速度響應(yīng)和位移響應(yīng)，加速度響應(yīng)與輸入地震波加速度具有同步性，波形相同，但幅值不同。(3) 坡內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的位移、速度及加速度隨時(shí)間變化的地震響應(yīng)曲線在形狀上保持一致，只在變化幅度上有區(qū)別。(4) 坡向與地震波輸入方向一致時(shí)地震對(duì)斜坡的危害要大于坡向與地震波輸入方向相反的情況。參考文獻(xiàn)：_I_GeliL,BaniPY,JullienB.Theeffectsofto(M)graphyonearthquakegroundmotion:AreviewandnewresultsJ.BulletinoftheSeismolricalSocietyofAmerica,1988,78:42-63.2ScoltAAshford,NicholasSitar,JohnLysmer,etal.TopographicrflectsontheseismicresponseofsteepslopesJ.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,1997