• 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引(EI)收录期刊
  • Scopus数据库收录期刊

土质边坡地震稳定性状态判定方法研究

张江伟, 李小军, 王晓明, 迟明杰, 王玉石

张江伟, 李小军, 王晓明, 迟明杰, 王玉石. 土质边坡地震稳定性状态判定方法研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(11): 2096-2102. DOI: 10.11779/CJGE201811016
引用本文: 张江伟, 李小军, 王晓明, 迟明杰, 王玉石. 土质边坡地震稳定性状态判定方法研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(11): 2096-2102. DOI: 10.11779/CJGE201811016
ZHANG Jiang-wei, LI Xiao-jun, WANG Xiao-ming, CHI Ming-jie, WANG Yu-shi. Method for judging seismic stability state of soil slopes[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(11): 2096-2102. DOI: 10.11779/CJGE201811016
Citation: ZHANG Jiang-wei, LI Xiao-jun, WANG Xiao-ming, CHI Ming-jie, WANG Yu-shi. Method for judging seismic stability state of soil slopes[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(11): 2096-2102. DOI: 10.11779/CJGE201811016

土质边坡地震稳定性状态判定方法研究  English Version

基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFC1500400); 国家自然科学基金项目(51639006); 河北省高等学校科学技术研究项目(QN2018242)
详细信息
    作者简介:

    张江伟(1988- ),男,博士,讲师,主要从事地震地质灾害方面的研究工作。E-mail: zjwok1988@sina.com。

  • 中图分类号: TU443

Method for judging seismic stability state of soil slopes

  • 摘要: 基于有限元强度折减法,对地震作用下土质边坡稳定性状态判定方法进行了研究。探讨了地震作用下坡体内部等效塑性应变区贯通率的计算方法,并利用有限元计算和统计分析方法建立了地震作用下坡体内部等效塑性应变区贯通率与边坡动力安全系数的对应关系。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)中边坡稳定性状态与边坡安全系数的对应关系,从而实现了利用坡体内部等效塑性应变区贯通率来判别边坡地震稳定性状态的方法。结果表明:当等效塑性应变区贯通率K=100% 时对应边坡稳定性状态为不稳定,当等效塑性应变区贯通率100%>K≥90% 时对应边坡稳定性状态为欠稳定,等效塑性应变区贯通率90%>K≥85% 时对应边坡稳定性状态为基本稳定,等效塑性应变区贯通率K<85% 时对应边坡稳定性状态为稳定。研究结果对于震后边坡稳定性的快速评价将具有重要的借鉴意义。
    Abstract: Based on the strength reduction FEM, the method for judging the stability state of soil slopes under earthquake action is analyzed. The length ratio of equivalent plastic strain zone in the slope is defined, and the corresponding relationship between the length ratio of equivalent plastic strain zone in the slope under earthquake and the safety factor is established through statistical analysis. Then, according to the corresponding relationship between the stability and safety factor of slopes in the Chinese national standard “Technical code for building slope engineering” (GB50330—2013), the method for judging the stability of the slopes under earthquake by the length ratio of equivalent plastic strain zone is realized. The results show that when the length ratio of equivalent plastic strain zone is 100%, the slope is instable; when it is between 90% and 100%, the slope is understable; when it is between 85% and 90%, the slope is basically stable; and when it is below 85%, the slope is stable. The results may have a great reference value to the rapid evaluation work of seismic hazards of slopes.
  • [1] ZIENKIEWICZ O C, HUMPHESON C, LEWIS R W.Associated and non-associated visco-plasticity and plasticity in soil mechanics[J]. Géotechnique, 1975, 25(4): 671-689.
    [2] GRIFFITHS D V, LANE P A.Slope stability analysis by finite elements[J]. Géotechnique, 1999, 49(3): 671-689.
    [3] UGAI K.A method of calculation of total factor of safety of slopes by Elasto-Plastic FEM[J]. Soils and Foundations, 1989, 29(2): 190-195.
    [4] MATSUI T, SAN K C.Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique[J]. Soils and Foundations, 1992, 32(1): 59-70.
    [5] DUNCAN J M.State of the art: limit equilibrium and finite-element analysis of slopes[J]. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 1996, 122(7): 577-596.
    [6] DAWSON E M, ROTH W H, DRESCHER A.Slope stability analysis by strength reduction[J]. Géotechnique, 1999, 49(6): 835-840.
    [7] 郑颖人, 赵尚毅. 有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(19): 3381-3388.
    (ZHENG Ying-ren, ZHAO Shang-yi.Application of strength reduction FEM in soil and rock slope[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23(19): 3381-3388. (in Chinese))
    [8] 郑颖人, 赵尚毅. 岩土工程极限分析有限元法及其应用[J]. 土木工程学报, 2005, 38(1): 91-98, 104.
    (ZHENG Ying-ren, ZHAO Shang-yi. Limit state finite element method for geotechnical engineering analysis and its applications[J]. China Cinil Engineering Journal, 2005, 38(1): 91-98, 104. (in Chinese))
    [9] 赵尚毅, 郑颖人, 时卫民, 等. 用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]. 岩土工程学报, 2002, 24(3): 343-346.
    (ZHAO Shang-yi, ZHENG Ying-ren, Shi Wei-min, et al.Analysis on safety factor of slop by strength reduction FEM[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2002, 24(3): 343-346. (in Chinese))
    [10] 赵尚毅, 郑颖人, 张玉芳. 极限分析有限元法讲座Ⅱ——有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨[J]. 岩土力学, 2005, 26(2): 332-336.
    (ZHAO Shang-yi, ZHEG Ying-ren, ZHANG Yu-fang.Study on slope failure criterion in strength reduction finite element method[J]. Rock and Soil Mechanics, 2005, 26(2): 332-336.
    [11] 连镇营, 韩国城, 孔宪京, 等. 强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性[J]. 岩土工程学报, 2001, 23(4): 407-41l.
    (LIAN Zhen-ying, HAN Guo-cheng, KONG Xian-jing, et al.Stablity analysis of excavation by strength reduction FEM[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2001, 23(4): 407-411. (in Chinese))
    [12] 栾茂田, 武亚军, 年廷凯. 强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用[J]. 防灾减灾工程学报, 2003, 23(3): 1-8.
    (LUAN Mao-tian, WU Ya-jun, NIAN Ting-kai, et al.A criterion for evaluating slope stability based on development of plastic zone by shear strength reduction FEM[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2003, 23(3): 1-8. (in Chinese))
    [13] 陈国庆, 黄润秋, 石豫川, 等. 基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2014, 33(2): 243-256.
    (CHEN Guo-qing, HUANG Run-qiu, SHI Yu-chuan, et al.Stability analysis of slope based on dynamic and whole strength reduction methods[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014, 33(2): 243-256. (in Chinese))
    [14] 蒋水华, 李典庆, 黎学优, 等. 锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期高效三维可靠度分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(2): 349-361.
    (JIANG Shui-hua, LI Dian-qing, LI Xue-you, et al.Efficient three-dimensional reliability analysis of an abutment slope at the left bank of Jinping I Hydropower Station during construction[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015, 34(2): 349-361. (in Chinese))
    [15] 袁葳, 常晓林, 段寅, 等.考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡稳定性分析[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2016, 47(11): 3899-3908.
    (YUAN Wei, CHANG Xiao-lin, DUAN Yin, et al.Stability analysis of slope considering spatial variation of shear strength parameters[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2016, 47(11): 3899-3908. (in Chinese))
    [16] 史卜涛, 张云, 张巍. 边坡稳定性分析的物质点强度折减法[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(9): 1678-1684.
    (SHI Bu-tao, ZHANG Yun, ZHANG Wei.Strength reduction material point method for slope stability[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(9): 1678-1684. (in Chinese))
    [17] 赵成刚, 白冰, 王运霞. 土力学原理[M]. 北京: 清华大学出版社, 北京交通大学出版社, 2009.
    (ZHAO Cheng-gang, BAI Bing, WANG Yun-Xia.Fundamentals of soil mechanics[M]. Beijing: Tsinghua University Press, Beijing Jiatong University Press, 2009. (in Chinese))
    [18] 郑颖人, 赵尚毅, 张鲁渝. 用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析[J]. 中国工程科学, 2003, 10(4): 57-61.
    (ZHENG Ying-ren, ZHAO Shang-yi, ZHANG Lu-yu.Slope stability analysis by strength reduction FEM[J]. Engineering Science, 2003, 10(4): 57-61. (in Chinese))
    [19] 万少石, 年廷凯, 蒋景彩, 等. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. 岩土力学, 2010, 31(7): 2283-2288, 2316.
    (WAN Shao-shi, NIAN Ting-kai, JIANG Jing-cai, et al.Discussion on several issues in slope stability analysis based on shear strength reduction finite element methods(SSR-FEM)[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(7): 2283-2288, 2316. (in Chinese))
    [20] 郑颖人, 赵尚毅, 李安洪, 等.有限元极限分析法及其在边坡中应用[M]. 北京: 人民交通出版社, 2011: 205-224.
    (ZHENG Ying-ren, ZHAO Shang-yi, LI An-hong, et a1. FEM limit analysis and its application in slope engineering[M]. Beijing: China Communications Press, 2011: 205-224. (in Chinese))
    [21] GB50330—2013建筑边坡工程技术规范[S]. 2013. (GB50330—2013 Technical code for building slope engineering[S]. 2013. (in Chinese))
  • 期刊类型引用(32)

    1. 邢浩,程勇,郭冬冬,李瀚. 格构式锚杆加固高陡路堑边坡的力学特性. 湖南交通科技. 2024(03): 51-56 . 百度学术
    2. 董天文,林小庆,赵同峰. 饱和岩土边坡的孔压增量强度折减极限分析方法. 地下空间与工程学报. 2024(05): 1485-1490+1540 . 百度学术
    3. 李文斌,朱元林,朱林超,翟卿,赵穆,兰虎,李程. 间距式变截面土工格室挡墙优化断面型式研究及应用. 湖南交通科技. 2024(04): 56-62 . 百度学术
    4. 叶帅华,曾浩,时轶磊,陶晖. 地震作用下框架锚杆加固黄土边坡稳定性及可靠度分析. 地基处理. 2023(03): 228-237 . 百度学术
    5. 苟志龙. 块石细长比对土石混合体边坡稳定性的影响. 山西建筑. 2023(18): 91-96 . 百度学术
    6. 王龙,陈国兴,胡伟,孙德安,李洁,刘文化. 三维非饱和土边坡拟动力稳定性分析初探. 岩土工程学报. 2023(09): 1859-1867 . 本站查看
    7. 余蒙,姜清辉,王一凤. 爆破振动作用下基于Rayleigh波传播特性的边坡动力稳定性计算方法. 粉煤灰综合利用. 2022(02): 34-40 . 百度学术
    8. 孙文,梁庆国,乔向进,曹小平,王丽丽. 不同失稳形态黄土边坡的动力响应研究. 铁道学报. 2022(06): 123-130 . 百度学术
    9. 唐百晓. 基于云模型的建筑边坡稳定性评价方法. 粉煤灰综合利用. 2022(04): 20-25 . 百度学术
    10. 杨奎斌,朱彦鹏. 考虑后缘裂缝影响的均质土坡滑动面形式及搜索研究. 应用基础与工程科学学报. 2022(05): 1216-1227 . 百度学术
    11. 张兴臣,梁庆国,孙文,曹小平. 地震作用下黄土边坡动力响应的时频特征分析. 地震工程学报. 2022(05): 1090-1099 . 百度学术
    12. 王龙,陈国兴,冯健雪,黄安平,徐美娟. 地震作用下非饱和土主动土压力极限分析半解析法. 地震工程学报. 2022(06): 1309-1316+1421 . 百度学术
    13. 孙文,梁庆国,乔向进,曹小平,王丽丽. 黄土边坡动力失稳的振动台试验研究. 兰州交通大学学报. 2021(02): 15-22 . 百度学术
    14. 李霞. 红黏土夹层对基坑边坡稳定性的影响分析. 土工基础. 2021(02): 116-119+123 . 百度学术
    15. 范育雷. 基于无人机调查的滑坡稳定性快速评价技术研究. 设备管理与维修. 2021(08): 121-122 . 百度学术
    16. 程爱平,燕彦君,李健,张玉山,戴顺意,董福松. 成兰铁路高陡边坡稳定性分析及加固措施. 武汉大学学报(工学版). 2021(06): 515-523+578 . 百度学术
    17. 李元松,王玉,朱冬林,闫海涛,戴哲. 边坡稳定性评价方法研究现状与发展趋势. 武汉工程大学学报. 2021(04): 428-435 . 百度学术
    18. 王咏梅. 北方某水库边坡蓄水响应特征研究. 陕西水利. 2021(07): 33-36 . 百度学术
    19. 张科亮. 上软下硬型边坡渗流特征分析. 地下水. 2021(05): 35-37 . 百度学术
    20. 周建勇. 软土地区盾构隧道下穿高速公路施工可行性研究. 土工基础. 2021(06): 663-666 . 百度学术
    21. 饶平平,童磊磊,师昀巍. 基于拟动力法的抗滑桩加固边坡地震稳定性分析. 世界地震工程. 2020(01): 189-196 . 百度学术
    22. 罗瑞翔,言志信,刘春波. 露天矿边坡锚固参数地震响应敏感性分析. 煤矿安全. 2020(03): 221-226 . 百度学术
    23. 董鹏,宋兴海,杨淮,陈行,陈文宇. 不同地震作用下弧形排布抗滑桩及边坡稳定性分析. 水力发电. 2020(05): 38-43+92 . 百度学术
    24. 张勇. 某新型干法水泥熟料生产线项目厂区边坡主要工程地质问题研究. 四川水泥. 2020(04): 2 . 百度学术
    25. 孙世国,于茜,董彦飞. 边坡稳定性计算理论与评价标准分析及发展趋势. 煤矿安全. 2020(06): 232-235 . 百度学术
    26. 王瑞兴. 云南某高速公路隧道出口滑坡变形成因机制与稳定性分析. 甘肃水利水电技术. 2020(06): 33-37 . 百度学术
    27. 王雪艳,刘超,尹超,李伟华. 地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析. 防灾减灾工程学报. 2020(04): 589-595 . 百度学术
    28. 李晓鹏,白建华,张江伟. 露天煤矿帮边坡在地震荷载作用下稳定性分析. 河北地质大学学报. 2020(04): 33-38 . 百度学术
    29. 张凯强,扶敏,张晓东. 基于三维有限差分数值计算的边坡变形成因机制研究——以重庆渝北区某边坡为例. 甘肃水利水电技术. 2020(08): 39-41+51 . 百度学术
    30. 陈想,段翔. 水合物对海底边坡稳定性的影响. 武汉轻工大学学报. 2020(05): 52-59 . 百度学术
    31. 刘汉东,耿正,王忠福,牛林峰,徐峰. 反倾岩质边坡动力响应及地震动参数影响研究. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2019(04): 70-76 . 百度学术
    32. 郭京平. 基于无人机测绘的堆积体滑坡稳定性分析. 甘肃水利水电技术. 2019(10): 16-19 . 百度学术

    其他类型引用(20)

计量
  • 文章访问数:  254
  • HTML全文浏览量:  14
  • PDF下载量:  247
  • 被引次数: 52
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-16
  • 发布日期:  2018-11-24

目录

    /

    返回文章
    返回