震后變形邊坡的穩(wěn)定性評價方法研究

對玉樹地震滑坡現(xiàn)場進行了深入調(diào)查。主要地震滑坡類型有：整體滑動型、流滑型、碎屑流型、復(fù)合型等。影響地震滑坡的因素主要有：震中距離、宏觀震中距離、地表破裂距離、地表峰值加速度（PGA）4個地震因子。 研發(fā)了豎向加載多層剪切模型箱，并結(jié)合振動臺進行了試驗，研究了在不同峰值的加速度地震波作用下滑帶土的抗剪強度參數(shù)變化規(guī)律及對土體抗剪強度的影響。采用FLAC3D軟件對土體的軟化特性進行了數(shù)值模擬和初步研究，并提出了基于土體軟化特性的本構(gòu)模型。 滑坡在地震中破壞的根本原因是地震波在巖土體中傳播時，在滑體和滑床間形成了加速度差，推導(dǎo)了加速度差的計算公式。以青海省玉樹機場路三號滑坡為原型，以飛機場強震觀測臺實測加速度時程曲線為輸入，采用傳遞系數(shù)法計算滑坡動力穩(wěn)定系數(shù)時程曲線。 選取玉樹機場路滑坡群0#滑坡第七條塊為試驗原型，設(shè)計了20種加載工況開展振動臺試驗，重現(xiàn)了滑坡的地震失穩(wěn)過程，測試了滑坡體的地震響應(yīng)。 定義單元點安全系數(shù)為滑帶單元抗剪強度與滑面上平行滑動方向的剪應(yīng)力之比，定義滑坡整體安全系數(shù)為單元點安全系數(shù)對滑帶面積的加權(quán)平均值。以2010年4月14日玉樹地震中發(fā)生的機場路2號滑坡為例，按0.067s的時間間隔計算每一滑帶單元的點安全系數(shù)。得到了所有滑帶單元的點安全系數(shù)時程曲線，據(jù)此定量評價了地震滑坡的動力失穩(wěn)機理。 對某一特定的邊坡計算模型，采用數(shù)值計算方法進行邊坡地震響應(yīng)分析，比較坡體內(nèi)各點及地面參考點的地震響應(yīng)，可以獲得邊坡體的地震加速度峰值放大系數(shù)；將加速度放大系數(shù)與地面設(shè)計加速度的乘積作為該點的水平加速度，采用數(shù)值計算方法計算得到邊坡的最危險應(yīng)力狀態(tài)；擬定系列潛在滑面，分析潛在滑面的安全系數(shù)，以評價邊坡的地震動力穩(wěn)定性。 項目完成了預(yù)期研究內(nèi)容，達到了預(yù)期研究目標(biāo)，所得研究成果對促進該領(lǐng)域的科技進步有一定作用。 2100433B

地震中出現(xiàn)明顯滑動的地震滑坡的地震穩(wěn)定性是明確的，天然邊坡巖土體材料性質(zhì)可測，其地震穩(wěn)定性也容易評價。但對于地震過程中僅出現(xiàn)局部變形的邊坡，由于邊坡體內(nèi)部對地震波的動力響應(yīng)不一致，地震作用下坡體不同位置強度的弱化程度也有差異，震后變形邊坡的穩(wěn)定性較難評價。項目以青海玉樹地震中觸發(fā)的變形邊坡為研究對象和工程實例，現(xiàn)場采取巖土體樣品進行室內(nèi)動力測試，研究振動強度對巖土體材料靜強度的弱化規(guī)律，通過數(shù)值模擬和振動臺試驗，研究地震波在坡體內(nèi)的傳遞規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，基于邊坡體局部應(yīng)力分析定義點安全系數(shù)。以宏觀局部破壞現(xiàn)象為依據(jù)，通過宏觀破壞現(xiàn)象與點安全系數(shù)計算結(jié)果相吻合為目標(biāo)，反演變形部位的強度參數(shù)，進而依據(jù)地震波在坡體內(nèi)的響應(yīng)特性和動荷載對土體強度的弱化規(guī)律，反演確定坡體其余部位的強度參數(shù)。最終采用三維穩(wěn)定性計算方法評價邊坡的穩(wěn)定性。據(jù)此進行的震后穩(wěn)定性評價更加符合實際，整治設(shè)計也將更加經(jīng)濟合理。

地震液化造成的破壞型式歸納起來有兩種，一是地基喪失承載力失穩(wěn)，二是過大的震后地基沉降變形。在地震中加固后的地基中的超孔隙水壓力即使沒有達到液化的水平，地基能保持穩(wěn)定，但在孔隙水壓力比較大時，所產(chǎn)生的地基變形仍然可能造成建筑物或構(gòu)筑物的破壞。本項目對碎石樁加固飽和砂土地基的震后變形特性進行系統(tǒng)的研究，包括不同地震孔隙壓力水平時，孔壓消散固結(jié)變形和沉積變形的計算理論和方法、地基的震后變形與孔隙水壓力水平的關(guān)系、變形與動力荷載特性的關(guān)系（循環(huán)荷載、隨機地震荷載作用下達到相同孔隙水壓力水平條件下的變形特點）、沉降變形與孔隙水壓力消散固結(jié)的關(guān)系、碎石樁加固對地基震后變形的影響、上部荷載對震后沉降變形的影響等。在震后變形計算理論和方法的基礎(chǔ)上，建立以震后沉降變形控制為基礎(chǔ)的碎石樁加固液化地基設(shè)計理論和方法。 2100433B

基于社會變遷研究思路，以汶川地震、云南姚安地震的農(nóng)村災(zāi)區(qū)為研究樣區(qū)，采用回溯性問卷和多次實名跟蹤問卷的方法，調(diào)查農(nóng)村居民在震后不同時間點的生產(chǎn)恢復(fù)、生活恢復(fù)程度，構(gòu)建災(zāi)區(qū)時間-恢復(fù)率關(guān)系的恢復(fù)曲線模型，對震后長期恢復(fù)重建過程進行定量化表達。對比不同災(zāi)區(qū)的恢復(fù)曲線，辨識恢復(fù)過程的主要影響因素，闡釋外界因素對恢復(fù)過程的正向/反向影響效應(yīng)，為農(nóng)村災(zāi)后恢復(fù)重建管理提供科學(xué)依據(jù)，提出具有時間階段特點的災(zāi)后恢復(fù)重建最優(yōu)模式。