立节北山滑坡地震稳定性及破坏过程三维有限元分析

丛凯, 马宗源, 李瑞冬. 2023. 立节北山滑坡地震稳定性及破坏过程三维有限元分析. 西北地质, 56(2): 283-291. doi: 10.12401/j.nwg.2022029
引用本文: 丛凯, 马宗源, 李瑞冬. 2023. 立节北山滑坡地震稳定性及破坏过程三维有限元分析. 西北地质, 56(2): 283-291. doi: 10.12401/j.nwg.2022029
CONG Kai, MA Zongyuan, LI Ruidong. 2023. Three–dimensional Analysis of Seismic Stability and Failure Process of Lijie Landslide in Gansu Province, China. Northwestern Geology, 56(2): 283-291. doi: 10.12401/j.nwg.2022029
Citation: CONG Kai, MA Zongyuan, LI Ruidong. 2023. Three–dimensional Analysis of Seismic Stability and Failure Process of Lijie Landslide in Gansu Province, China. Northwestern Geology, 56(2): 283-291. doi: 10.12401/j.nwg.2022029

立节北山滑坡地震稳定性及破坏过程三维有限元分析

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目“超高沥青混凝土心墙堆石坝设计理论与关键技术问题研究”(51979225),“黄土丘陵植被与淤地坝调控中立侵蚀的协同作用机制”(42177346)与“不同草带空间分布对坡面细沟侵蚀调控机制”(52009103)联合资助。
详细信息
    作者简介: 丛凯(1986−),男,高级工程师,主要从事地质灾害调查及防治方面的工作。E–mail:254690133@qq.com
    通讯作者: 马宗源(1980−),男,博士,副教授,主要从事岩土力学方面的研究工作。E–mail:mzy_gogo@sohu.com
  • 中图分类号: P642.22

Three–dimensional Analysis of Seismic Stability and Failure Process of Lijie Landslide in Gansu Province, China

More Information
  • 针对甘肃省舟曲县立节镇北山滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后可能威胁的范围问题,笔者使用显式有限元及动力学大变形方法分析了该滑坡在地震情况下的稳定性及失稳后的破坏过程。首先基于滑坡纵剖面建立二维平面应变模型分析滑坡稳定性及破坏过程,之后使用航测点云数据建立三维滑坡模型进行计算分析。地震条件下三维计算确定的滑坡安全系数结果低于1.0,较二维计算结果低7.7%;三维情况计算出的滑动距离达1.73 km,高于二维情况17%,说明滑坡灾害问题使用二维小变形方法得出结果偏于危险。笔者采用显式有限元、三维及大变形计算方法分析更符合实际,可为滑坡灾害的工程防治提供科学理论依据。

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  • 图 1  立节滑坡遥感影像及滑坡体分布图

    Figure 1. 

    图 2  黄土动应力应变关系理论预测与试验数据的对比图

    Figure 2. 

    图 3  边坡最大位移与强度折减系数的关系图

    Figure 3. 

    图 4  显式有限元及隐式有限元方法计算得出的边坡网格变形图

    Figure 4. 

    图 5  计算输入的地震加速度时程图

    Figure 5. 

    图 6  地震时程的反应谱曲线图

    Figure 6. 

    图 7  滑坡体中心剖面图

    Figure 7. 

    图 8  滑坡计算材料分区及单元网格划分图

    Figure 8. 

    图 9  地震过程中滑坡体的位移云图(m)

    Figure 9. 

    图 10  滑坡体监测点水平分量随时间变化曲线图

    Figure 10. 

    图 11  滑坡计算材料分区及单元网格划分图

    Figure 11. 

    图 12  滑坡达到滑动临界状态时的计算结果图

    Figure 12. 

    图 13  地震过程中滑坡位移云图(m)

    Figure 13. 

    表 1  甘肃地区典型地震及诱发滑坡统计表

    Table 1.  Typical earthquakes and landslides in Gansu

    时间震中震级(M)烈度滑坡灾害特点
    1654甘肃天水8XI密集滑坡群
    1718甘肃通渭X密集滑坡群,
    遇难人数占总数2/3
    1927甘肃古浪8XI密集滑坡群
    2013甘肃岷县6.6成片及密集分布
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    表 2  计算参数取值表

    Table 2.  The parameter value list

    Gmax (MPa)Poisson's ratio νγrefaDmaxc(kPa)φ (°)
    40.00.250.100.50.2003020.0
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    表 3  输入地震波特征信息表

    Table 3.  Characteristics of the input earthquake motions

    地震加速度时程Northridge(美国)Kocaeli(土耳其)
    记录站点CDMG(24278)Yarimca(KOERI330)
    发生时间1994年1月17日1999年8月17日
    地震动显着持时(秒)9.0615.62
    峰值加速度(g)0.568300.349
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    表 4  滑坡滑动距离计算结果列表

    Table 4.  Calculation result of slide distance

    模型滑坡状态安全系数变形/滑动距离(m)
    二维临界滑动状态---5.36
    失稳滑动1.051767.54
    三维临界滑动状态失稳滑动---0.9638.262052.46
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  • 刘畅, 张平松, 杨为民, 等. 税湾地震黄土滑坡的岩土动力特性及其稳定性评价[J]. 西北地质, 2020, 53(04): 176-185 doi: 10.19751/j.cnki.61-1149/p.2020.04.016

    Liu Chang, ZHANG Pingsong, YANG Weimin, et al. Geotechnical dynamic characteristics and stability evaluation of Shuiwan earthquake loess landslide[J]. Northwestern Geology, 2020, 53(04): 176-185. doi: 10.19751/j.cnki.61-1149/p.2020.04.016

    谢定义. 土动力学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2011

    XIE Dingyi. Soil dynamics[M]. Beijing: Higher Education Press, 2011.

    王兰民, 蒲小武, 陈金昌. 黄土高原地震诱发滑坡分布特征与灾害风险[J]. 城市与减灾. 2019, 3: 33-40

    WANG Lanmin, PU Xiaowu, CHEN Jinchang. Distribution feature and disaster risk of earthquake-induced landslides in Loess Plateau[J]. Cities and Disaster Reduction. 2019, 3: 33-40.

    王兰民, 吴志坚. 岷县漳县6.6级地震震害特征及其启示[J]. 地震工程学报, 2013, 35(3): 401-412 doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2013.03.0401

    WANG Lanmin, WU Zhijian. Earthquake damage characteristics of the Minxian-Zhangxian Ms6.6 earthquake and its lessons[J]. Chinese Earthquake Engineering Journal, 2013, 35(3): 401-412. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2013.03.0401

    王振华, 马宗源, 党发宁. 等效线性和非线性方法土层地震反应分析对比[J]. 西安理工大学学报, 2013, 29(04): 421-427. doi: 10.19322/j.cnki.issn.1006-4710.2013.04.008

    殷跃平. 汶川八级地震地质灾害研究[J]. 工程地质学报, 2008, 1(04): 433-444 doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2008.04.001

    YIN Yueping. Features of landslides triggered by the Wenchuan earthquake[J]. Journal of Engineering Geology, 2008, 1(04): 433-444. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2008.04.001

    中华人民共和国国家治理监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016.

    Griffiths DV, Lane PA. Slope stability analysis by finite elements[J]. Géotechnique, 1999; 49(3): 387-403. doi: 10.1680/geot.1999.49.3.387

    Hardin B O, Drnevich V P. Shear Modulus and Damping in Soils: Design Equations and Curves[J]. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division, ASCE, 1972, 98(7): 667–692. doi: 10.1061/JSFEAQ.0001760

    MA Zongyuan, LIAO Hongjian, DANG Faning, CHENG Yuxiang. Seismic slope stability and failure process analysis using explicit finite element method[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2021, 80: 1287–1301. doi: 10.1007/s10064-020-01989-3

    MA Zongyuan, DANG Faning, LIAO Hongjian, CHENG Yuxiang. Seismic stability and failure process analysis of earth-filled dam[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2020, 13(827): 1-12.

    Newmark N M. Effect of earthquake on dam and embankment[J]. Geotechnique, 1965, 15(2): 139-160. doi: 10.1680/geot.1965.15.2.139

    Shukha R, Operstein V, Frydman S. Stability charts for pseudo-static slope stability analysis[J]. Soil dynamics and earthquake engineering. 2006; 26(9): 813-823.

    Travasarou T, Bray JD. Pseudostatic Coefficient for Use in Simplified Seismic Slope Stability Evaluation. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering. 2009; 135(9): 1336-1340.

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出版历程
收稿日期:  2022-04-20
修回日期:  2022-07-20
刊出日期:  2023-04-20

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