摘要
我国是一个地震多发的国家，且多山多地，边坡分布广泛。地震一旦发生，易诱发边坡失稳，造成大量的财产损失和人员伤亡，因此对地震边坡稳定性的评价显得尤为重要。目前拟静力法是用来定量评估地震边坡稳定性的常用方法。拟静力法在静力法的基础上，将水平和竖向地震力简化为不随时间变化的恒定惯性力，计算简便。然而地震力是随时间及高度持续变化的，拟静力法没有考虑地震的波动效应。拟动力法将地震波简化为随时间周期性变化的简谐荷载，能够反映地震波动效应对边坡稳定性的本质影响。 本文将拟动力法基本原理与边坡稳定性分析的极限平衡法相结合，推导了边坡地震力和安全系数的计算公式。同时，基于Python语言，实现了相应的计算程序，并开发了软件交互界面。在此基础上，从边坡自身参数和输入地震动特性两方面探讨了地震边坡稳定性的影响因素和规律。本文取得的主要成果如下： （1）基于拟动力法原理，结合极限平衡理论，推导了简化Bishop法、传递系数法和Sarma法的边坡地震力及安全系数的计算公式，实现了一种便于工程应用的拟动力地震边坡稳定性极限平衡分析新方法。 （2）编写了上述新方法的计算程序，可实现地震边坡的稳定性评价和安全系数的计算，同时开发了可视化交互界面。并结合算例对比，验证了程序的有效性和准确性。 （3）系统分析了坡体自身参数及输入地震动特性对地震边坡稳定性的影响，结果表明：坡体强度下降和坡高、坡角增加对地震边坡的稳定性不利；坡体剪切波速越大，稳定性越差，安全系数越小。输入地震动初始相位的变化会引起边坡安全系数的周期性波动，存在最不利相位，使得边坡的安全系数最小；输入地震动幅值越大、卓越频率越小，边坡的安全系数越小；波动效应最本质的影响因素是输入地震动波长和边坡坡高的比值，即波长坡高比（λ/H）：当波长坡高比趋近于0时，拟动力安全系数趋于静力安全系数，取得上限值，并随着比值的增大逐渐减小；当波长坡高比趋于无穷大时，拟动力安全系数趋于拟静力安全系数，取得下限值。算例表明，当波长坡高比大于2时，可直接采用拟静力法的结果；而当比值小于2时，拟静力法结果偏保守，采用拟动力法更合理。
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