張妙芝 王小鵬 李青青

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000； 2.寶雞市勘察測(cè)繪院，陜西 寶雞 721000)

0 引言

地震是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的原因之一，為了解地震作用下邊坡的失穩(wěn)機(jī)理，首先須對(duì)地震作用下邊坡動(dòng)力響應(yīng)特征進(jìn)行深入的研究[1]。目前，對(duì)邊坡的動(dòng)力分析主要采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法。文中采用ABAQUS有限元軟件模擬在地震作用下錨固邊坡的動(dòng)力響應(yīng)特征，其研究的規(guī)律為邊坡進(jìn)行抗震支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)提供借鑒。

1 錨固邊坡的數(shù)值模型建立

1.1 計(jì)算參數(shù)

模型材料物理力學(xué)參數(shù)見表1。數(shù)值計(jì)算時(shí)土體視為理想彈塑性材料，屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb(M-C)準(zhǔn)則，錨桿、砂漿視為彈性材料。

表1 模型材料物理力學(xué)參數(shù)

1.2 有限元計(jì)算模型

模型滑床底部長(zhǎng)2.05 m，頂部長(zhǎng)0.5 m，寬1.5 m，高1.3 m；滑體頂部長(zhǎng)0.25 m，坡角為60°；因錨固邊坡模型具有對(duì)稱性，數(shù)值模擬利用其對(duì)稱性，截取其中的1/2進(jìn)行計(jì)算，建立的數(shù)值模型如圖1所示。

2 地震荷載輸入

地震波采用汶川波(2008年，代號(hào)W)單向水平輸入，地震量級(jí)逐級(jí)加載，加載工況見表2。

3 計(jì)算結(jié)果分析

為描述地震作用下錨固邊坡的加速度響應(yīng)特征，文中引入PGA放大系數(shù)，其定義是坡體內(nèi)任一測(cè)點(diǎn)加速度峰值(PGA)與輸入地震波PGA值的比值。圖2分別給出了汶川波幅值在0.15g，0.4g作用下，坡面和坡體內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的PGA放大系數(shù)。

表2 汶川波加載工況

從圖2中可看出，在地震作用下各測(cè)點(diǎn)處的PGA放大系數(shù)均大于1，說明錨固邊坡對(duì)輸入的地震波具有放大作用；此外，坡體加速度在垂直方向上隨高程的增加而增大，到坡頂時(shí)達(dá)到最大，即在坡頂加速度響應(yīng)最為強(qiáng)烈。沿坡體水平方向，坡面與坡內(nèi)的PGA放大系數(shù)走勢(shì)基本相當(dāng)，無明顯差別，這與徐光興[2]研究的無支護(hù)邊坡水平加速度動(dòng)力響應(yīng)結(jié)論不同，因文中邊坡有錨桿支護(hù)，在振動(dòng)過程中，錨桿格構(gòu)發(fā)揮了作用，加固了滑體，使滑體與滑床形成一個(gè)整體，說明錨固力的作用減弱了地震波在坡表反射造成的坡表效應(yīng)，使坡表坡內(nèi)的PGA放大系數(shù)差別不大。

4 結(jié)語

采用有限元軟件模擬地震作用下的錨固邊坡模型，研究其動(dòng)力響應(yīng)特征，得出如下結(jié)論：

1)地震作用下錨固邊坡具有明顯的高程放大效應(yīng)，且在坡頂響應(yīng)最強(qiáng)烈，水平方向放大效應(yīng)不明顯；

2)建議在對(duì)邊坡進(jìn)行抗震支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮加強(qiáng)對(duì)坡頂?shù)闹ёo(hù)。