地震作用下邊坡穩定性分析方法研究

王安富

摘 要：地震作用下所引起的滑坡等自然災害所造成的影響是非常巨大的。因此，該文通過利用動力有限元時程分析法，對地震作用下邊坡中的動力特征進行了分析，并且采用最小平均系數對地震作用下邊坡穩定性以及特點，進行了簡要的評定，通過利用相應的數據，以此評定工程施工展開的穩定、安全、可行等的性能，避免一些不必要的安全事故發生。另外，通過對某一個計算方式的具體分析，可以充分展現地震作用下邊坡穩定性分析中數據的準確性，為其相關行業的發展，提供了重要的數據支持。

關鍵詞：地震 邊坡 穩定性

中圖分類號：P642.22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0091-02

我國是一個多山國家，山地占據我國總面積的2/3，其自然邊坡的數量也在逐漸增多，由于地震動性特征以及邊坡自身結構相對較為復雜，導致地震作用下邊坡穩定性在分析的過程中，存在著一些難點。因此，在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當利用有效的方式方法，例如：擬靜力法、限差分強折減度計算法、滑塊分析計算方式、動力有限元時程計算方式等，才能保證地震作用下邊坡穩定性分析數據的準確性，為其工程的開展提供重要的參考依據。因此，該文對地震作用下邊坡穩定性分析中的一些相關內容，進行了簡要的分析和闡述，希望對其相關行業發展，給予一定程度上的幫助。

1 地震作用下邊坡穩定性計算

在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當利用相應的計算方式，提升其數據的準確性，避免在后期使用的過程中，存在著一定程度上的偏差。

1.1 擬靜力法

擬靜力法是地震作用下邊坡穩定性分析中，常見的一種計算方式，主要是對邊坡在整個斷面采用相一致的自地震系數。同時，在計算的過程中，通過將其地震系數和土體質量相乘，從而得到地震作用下邊坡的慣力性，并且按照極限平衡理論中的內容，對抗震安全系數進行相應的計算。但是，在計算的過程中，一定要根據相應的公式展開，其公式為：，公式中的F1為地震作用下邊坡穩定性分析中，質點i的水平地震慣力性所代表的數值；ah為水平向設計地震加速所代表的數值；ε為地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當減損的系數分析；GEi為地震作用下邊坡穩定性分析過程中，質點上的重力標準取值；αi為地震作用下邊坡穩定性分析過程中，質點的動態分布系數；g為地震作用下邊坡穩定性分析過程中重力加速度。

1.2 滑塊分析計算方式

在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當將地震邊坡的動力性能作為計算的主要依據，并且在計算的過程中主要是取決于地震后邊坡體所產生的形狀以及大小等方面的特點，這樣可以在一定程度上保證地震作用下邊坡穩定性計算數值的準確性。但是，在計算的過程中，一定要根據相應的計算流程，其流程如下。

（1）在地震作用下邊坡穩定性分析計算的過程中，應當從潛在內塊的加速速度角度，展開該方式的計算工作。

（2）在計算的過程中，滑塊的移位是影響計算準確性的重點。因此，在該項方式計算的過程中，應當將滑動體作為計算的數據，根據滑塊移動的位置點展開相應的計算分析，以此保證地震作用下邊坡穩定性分析數據的準確性。

1.3 動力有限元時程計算方式

該方式在地震作用下邊坡穩定性分析中，是非常重要的一項計算方式，主要是利用動力有限元分析獲得邊坡各個分布的預應力，并且根據各個邊坡應力數值，通過利用極限平衡理論對地震作用下邊坡穩定性，展開了相應的計算，保證數據的準確性。同時，在地震作用下邊坡穩定性分析計算的過程中，應當將高斯積分點的應力作為重要的計算數據，并且要在極限平衡理論的基礎之上，針對不同的滑動面進行計算。另外，在計算的過程中，可以通過利用莫爾圓計算出地震作用下邊坡的壓力，以及下滑應力。但是，在計算的過程中，應當根據相應的計算公式，展開其計算，其公式為：，其中，Fri為地震作用下邊坡的抗滑力；Fmi為下滑力。

1.4 限差分強折減度計算法

近幾年，在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，無法對直觀的數據進行展現，需要進行反復地計算以及編程工作。但是，在該項方式計算的過程中，應當根據邊坡材料強度中所對應的參數，進行相應的折減。在折減的過程中，每折減一次，就會得到一組邊坡材料的參數，一直達到地震作用下邊坡的穩定性失衡判斷中，所要求的強度折減數據，并利用相應的公式展開計算，以此在最大程度上保證安全穩定數據的準確性，其公式為：或者。其中，分別為地震作用下邊坡折減前的粘聚力、內摩擦角度；F為地震作用下邊坡中的折減系數；分別為折減后的粘聚力、內摩擦角度。

2 基于動力有限元邊坡穩定分析計算

本段內容在動力有限元邊坡穩定的基礎之上，對地震作用下邊坡穩定性進行了簡要分析。

2.1 動力有限元是邊坡穩定分析的方式以及應用

在有限元邊坡穩定的基礎之上，對于平面的問題，應當對土體中的抗剪強度進行分析，在莫爾-庫倫強度準則，通過利用曲線的形式，對土體的抗剪強度進行表面，其任意一點為：。其中，σn為地震作用下邊坡穩定性中的向應力；c和分別為地震作用下邊坡的粘聚力以及內摩擦角。同時，在基于有限元邊坡穩定性分析的過程中，應當在所計算的范圍內制定一條邊坡穩定性變化的曲線，通過這條曲線對邊坡抗滑穩定系數進行一定程度上的判斷。

另外，在基于有限元邊坡穩定性分析的過程中，應當對土體區域內的應力場進行一定的計算，并且將其曲線進行離散，可以用該公式進行表示：。其中，e為離散后曲線中的單元。同時，在分析和計算的過程中，主要是由高斯積分對其公式進行進一步的利用，其公式為：。但是，靜力狀態對地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當沿著其表面滑裂曲線方向的應力和切向應力，進行一定的計算和分析，其公式為：

，或者，這樣可以在一定程度上保證計算數值的準確性，為其相關行業的發展，提供重要的數據支持。

除此之外，可以利用相應的計算公式，將其計算公式應用到實際工程中，例如：石壩的邊坡穩定性分析、土工加筋結構、水流作用下的堆石體邊坡穩定性分析等方面，這樣可以更加進一步保證計算結構的可信、準確等性能，為實際工程的開展提供良好的安全保證。

2.2 在時程動力有限元的邊坡穩定性分析

在時程動力有限元邊坡穩定性分析的過程中，從相對較為危險的滑裂面中的安全系數，得到時程曲線圖像，從而了解地震作用下邊坡穩定性變化的幅度。但是，在計算的過程中，應當注意以下幾點。

（1）在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當采用非線性有限元壩體的計算方式，在時間的作用下從而得出相應的反應。同時，在計算和分析的過程中，應當在靜應力場原有的基礎之上，對動應力場進行相應的疊加計算工作。

（2）在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，應當在每一個離散點的基礎之上，進行相應的計算工作，這樣可以在一定程度上得到危險滑裂面的安全系數最小值，以及相應的時程曲線公式，這樣也可以在一定程度上保證相關計算數據的穩定性，避免出現不必要的誤差。

3 結語

綜上所述，該文通過擬靜力法、限差分強折減度計算法、滑塊分析計算方式、動力有限元時程計算方式等方面，并且通過利用一些計算公式等，對地震作用下邊坡穩定性進行了進一步的闡述和分析。另外，在地震作用下邊坡穩定性分析的過程中，在動力有限元邊坡穩定計算方式的基礎之上，對地震作用下邊坡穩定性的一些具體內容，展開了簡要的概述，以此對其工程的開展，提供了重要的參考依據，提升了工程展開的安全系數。

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