Page 7 - 2022年第20卷第4期
P. 7

先考虑楔形体承受自重的情况。基于强度折减法计算其安全系数,当减小滑面内摩擦角及黏聚
               力时,楔形体失效下滑,安全系数为 1.60。文献 [15] 中采用 DDA 和有限元法计算的安全系数分别为
               1.66 和 1.68,本文结果与之一致。
                                              表 1  楔形体各表面的产状和摩擦参数
                          面             倾角/(°)     倾向/(°)      走向/(°)      摩擦角/(°)          黏聚力/Pa
                      边坡坡面 CDEF           65         185         95           /                /
                      边坡顶面 ABCD           12         195         105          /                /
                        斜面 abc            45         105         15           20             24000
                        斜面 adc            70         235         145          30             48000

                   地震工况中,输入 Koyna 地震加速度时程,其中水平向分量沿 y 轴输入,竖直向分量沿 z 轴输
               入。图 7 中给出了归一化的地震加速度时程,考虑了加速度幅值为 0.2 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g 和 1.5 g
               等五种情况。
                   图 8—图 10 给出了楔形体在加速度幅值为 1.0 g 的地震动激励下的破坏模式以及滑移量、位移时
               程,并将采用点面接触模型(NTS)的结果与点点接触模型(NTN)的结果进行比较。两种接触模型得到
               了相同的破坏模式,楔形体沿两个结构面相交的棱线滑动(图 8)。楔形体约在 2.4 s后开始滑动,地震激

               励结束时楔形体保持稳定,根据点点接触模型计算得到的 P1 点三向残余位移分别是 5.6 cm、-11.3 cm
               和-8.2 cm,相应地根据点面接触模型的计算结果为 7.2 cm、-14.3 cm 和-10.2 cm,比前者分别增大
               27.1%、26.3%和 24.7%(图 9)。

                         1                                           1
                        0.5                                         0.5
                      (m/s 2 )  0                                 (m/s 2 )  0

                      a/                                          a/
                       -0.5                                        -0.5

                        -1                                          -1
                          0    2    4    6    8   10   12             0    2   4    6    8    10  12
                                         t/s                                        t/s
                                     (a)水平向                                     (b)竖直向
                                                图 7  Koyna 地震加速度时程(归一化)
                                                                 0.10

                                                                 0.05
                                                                                      disp-x(NTN)
                                                                                      disp-y(NTN)
                                                                位移/m                  disp-x(NTS)
                                                                                      disp-z(NTN)
                                                                 0.00
                                                                                      disp-y(NTS)
                                                                -0.05
                                                                                      disp-z(NTS)
                                                                -0.10
                                                                -0.15
                                                                      0    2   4    6   8   10  12
                                                                                   t/s
                            图 8  楔形体破坏模式                         图 9  地震激励下楔形体 A 点位移时程(1.0 g)
                   以 P2 位置两点沿两结构面相交棱线方向的位移之差作为楔形体的滑移量。从图 10 可看出,随着地
               震动的增强,2.4 s 后楔形体产生明显的滑动,之后滑移量出现数次阶跃式增大,最终保持稳定。由点
               点接触模型和点面接触模型计算得到的残余滑移量分别为 14.7 cm 和 18.6 cm,后者比前者大 26.5%。
                   图 11 比较了不同加速度幅值的地震动输入时的滑移量值。当加速度幅值在 0.5 g 及以下时,楔形
               体没有明显滑动。随着地震加速度幅值的增大,用两种接触模型计算得到的滑移量都增大,且点面
               接触模型算得的滑移量大于点点接触的滑移量,且二者差别随着加速度幅值的增大而增大。这是由
               于点面接触模型中,每一时刻都根据变形后的坐标重新判断接触关系,可更真实地反映接触状态。

                                                                                               — 291  —
   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12