含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震下的防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及邊坡工程領(lǐng)域，尤其涉及一種含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震下的防護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是多地震國(guó)家，近年來發(fā)生過多次強(qiáng)烈地震，如唐山大地震、汶川大地震等。根據(jù)近幾十年的地震次數(shù)和地震烈度分析，我國(guó)發(fā)生的地震有增大的趨勢(shì)，并且有震源淺，強(qiáng)度大，頻率高的特點(diǎn)，主要集中在中西部地區(qū)。同時(shí)我國(guó)又是一個(gè)多山國(guó)家，特別是西南地區(qū)有大量的自然邊坡，由于西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，建設(shè)了大量基礎(chǔ)設(shè)施，公路、鐵路、房屋建設(shè)、橋梁等。在山區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，由于地形地貌較復(fù)雜，各種類型的巖質(zhì)邊坡工程非常常見。巖石是自然界最為復(fù)雜的固體材料之一，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過程中，經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用和改造，使原本完整的巖體變成不同程度損傷的地質(zhì)體，從而產(chǎn)生了形態(tài)各異、大小不等的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面，甚至斷層。近年來，隨著巖土工程規(guī)模的不段擴(kuò)大，工程問題不斷增多，由于巖體中含有各種缺陷，包括微裂紋、孔隙以及節(jié)理裂隙等宏觀非連續(xù)面，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性與巖體中裂紋相互作用和貫通特性息息相關(guān)。巖石斷裂力學(xué)給出了均質(zhì)材料中特殊單一裂紋或者規(guī)律性分布裂紋的擴(kuò)展準(zhǔn)則和擴(kuò)展方向，但是在復(fù)雜多裂紋巖石的理論研究方面往往不如人意。由于有關(guān)強(qiáng)地震荷載作用下含裂隙巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的文獻(xiàn)資料較少，且目前的研究中，多針對(duì)單一問題進(jìn)行研究，很少有綜合考慮多重因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，并不足以作為邊坡穩(wěn)定的充分判據(jù)。更加無法完整揭示其損傷，擴(kuò)展，滑移的全過程破壞狀態(tài)和破壞機(jī)理，因此亟需一種方法為建立規(guī)范化邊坡設(shè)計(jì)方法，以及滑坡治理、高陡邊坡防護(hù)等工程中的推廣運(yùn)用奠定完善的研究基礎(chǔ)和依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震下的防護(hù)方法，以解決上述問題。
[0004]本發(fā)明提供的含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震下的防護(hù)方法，包括
[0005]a.建立含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型，并且在含裂隙巖質(zhì)邊坡預(yù)置不同角度的裂紋；
[0006]b.使含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型處于反復(fù)動(dòng)載荷的模擬地震波作用下；
[0007]c.根據(jù)對(duì)反復(fù)動(dòng)荷載作用下的含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型的計(jì)算結(jié)果，確定含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震作用下的破壞損傷區(qū)域。
[0008]進(jìn)一步，步驟c還包括
[0009]Cl.獲取相似模型在荷載下裂紋的演化過程。
[0010]進(jìn)一步，步驟c還包括
[0011]C2.根據(jù)在不同荷載情況下到裂紋的演化過程，確定相似模型在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂紋的演化機(jī)理；
[0012]c3.采用無網(wǎng)格法模擬計(jì)算反復(fù)動(dòng)荷載作用下巖體中裂隙擴(kuò)展與連接；
[0013]c4.根據(jù)巖體中裂隙擴(kuò)展與連接，確定含裂隙巖質(zhì)邊坡的破壞損傷區(qū)域。
[0014]進(jìn)一步，步驟c之后還包括
[0015]d.根據(jù)破壞損傷區(qū)域，判定可能發(fā)生崩落巖塊的體積與所處高度，確定相應(yīng)支擋結(jié)構(gòu)的位置與形式。
[0016]進(jìn)一步，步驟d還包括通過含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震荷載下破壞后塊體在破裂面的滑移、拋落與飛濺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定相應(yīng)支擋結(jié)構(gòu)的位置與形式。
[0017]進(jìn)一步，所述荷載包括軸向荷載和切向荷載。
[0018]進(jìn)一步，根據(jù)裂紋線場(chǎng)理論獲取脆斷區(qū)長(zhǎng)度和荷載之間的關(guān)系，確定裂紋裂紋擴(kuò)展的演化機(jī)理。
[0019]進(jìn)一步，步驟b中所述模擬地震波為正弦波。
[0020]進(jìn)一步，所述相似模型采用水泥石膏作為模型的相似材料，采用石英砂作為骨料。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明根據(jù)含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震作用下的破壞過程，從微觀的角度揭示巖質(zhì)邊坡在動(dòng)荷載作用下變形破壞的機(jī)理，提出一種新的基于斷裂力學(xué)的動(dòng)態(tài)巖石破壞強(qiáng)度準(zhǔn)則，明確含裂隙巖質(zhì)邊坡在地震波傳播過程中應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減少邊坡破壞后塊體的飛落對(duì)坡體周邊的影響，提高含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震荷載下的穩(wěn)定性，針對(duì)性的提出合理經(jīng)濟(jì)的防護(hù)支擋體系，減少生命財(cái)產(chǎn)損失。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0023]圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的流程示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的無網(wǎng)格法計(jì)算模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:圖1是本發(fā)明的原理示意圖，圖2是本發(fā)明的流程示意圖，圖3是本發(fā)明的原理示意圖。
[0027]如圖1、2、3所示，本發(fā)明提供的含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震下的防護(hù)方法，包括
[0028]a.建立含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型，并且在含裂隙巖質(zhì)邊坡預(yù)置不同角度的裂紋；
[0029]b.使含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型處于反復(fù)動(dòng)載荷的模擬地震波作用下；
[0030]c.根據(jù)對(duì)反復(fù)動(dòng)荷載作用下的含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型的計(jì)算結(jié)果，確定含裂隙巖質(zhì)邊坡在強(qiáng)地震作用下的破壞損傷區(qū)域；
[0031]d.根據(jù)破壞損傷區(qū)域，判定可能發(fā)生崩落巖塊的體積與所處高度，確定相應(yīng)支擋結(jié)構(gòu)的位置與形式。
[0032]本發(fā)明通過對(duì)含裂隙巖質(zhì)邊坡建立相似模型，并通過相似模型上試驗(yàn)研究在不同裂隙分布、不同地震波加載等情況下邊坡的變形與破壞過程，為巖質(zhì)邊坡的加固支擋提供理論依據(jù)。
[0033]在本實(shí)施例中，步驟c還包括
[0034]Cl.獲取相似模型在荷載下裂紋的演化過程。
[0035]c2.根據(jù)在不同荷載情況下到裂紋的演化過程，確定相似模型在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂紋的演化機(jī)理；
[0036]c3.采用無網(wǎng)格法模擬計(jì)算反復(fù)動(dòng)荷載作用下巖體中裂隙擴(kuò)展與連接；
[0037]c4.根據(jù)巖體中裂隙擴(kuò)展與連接，確定含裂隙巖質(zhì)邊坡的破壞損傷區(qū)域。
[0038]在本實(shí)施例中，根據(jù)強(qiáng)度折減法，對(duì)支擋結(jié)構(gòu)地震動(dòng)土巖壓力進(jìn)行分析，建立基于強(qiáng)度折減技術(shù)的支擋結(jié)構(gòu)地震主動(dòng)、被動(dòng)土巖壓力上限解。上限解綜合考慮水平和豎向地震系數(shù)、墻背傾角、坡面形式及支護(hù)方式、上擋墻對(duì)下?lián)鯄Φ挠绊懙戎T多因素。本實(shí)施例中對(duì)相似模型的相似關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定相似模型的相似常數(shù)，并確定模型試驗(yàn)的相似材料及其主要物理力學(xué)參數(shù)。本實(shí)施例中以汶川波作為輸入地震波，確定試驗(yàn)加載的動(dòng)荷載。
[0039]在本實(shí)施