危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性评价(附件)
危岩体是指多组岩石结构面与形式在重力作用下的组合，由地震力、裂隙水压力等因素引起的不稳定、欠稳定或极限平衡状态的结构体。我国的地理位置处于世界上的两大地震带之间，导致我国地震频频发生，形成的灾害严重，地震形势不容乐观。随着国家对中西部偏远山区的开发，在建设基础设施的过程中，经常遇到潜在威胁的岩体，而与之匹配的对危岩体的研究水平不高，使其难以应对发展的需求。本文通过对危岩体的失稳模式的介绍；危岩体稳定性的计算方法的探究；参数的选取；然后利用拟静力法对危岩的稳定性进行分析，通过对山西太原天龙山危岩体加固工程中的同一危岩体在没有地震力作用时的滑塌式破坏计算，以及由于地震力的作用，破坏模式可能由滑塌式破坏转化为倾倒式破坏模式进行计算。从而对不同的破坏模式选取不同的计算公式来评价危岩体的稳定性、确定危岩体锚固所需的锚固力，对危岩体进行抗震加固设计时应考虑多种工况下的校核，保证危岩体在整个地震作用过程中的稳定性。关键词 拟静力法; 地震作用过程; 危岩体; 破坏模式; 稳定性目 录
1. 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 研究现状 3
2. 危岩体的失稳模式 4
3. 危岩体稳定性分析方法 5
3.1 危岩体上荷载的组合 5
3.2 滑塌式危岩体稳定性计算方法 5
3.3 倾倒式危岩体稳定性计算方法 6
3.4 坠落式危岩体稳定性计算方法 9
3.5 参数的选取 11
3.6 危岩体破坏模式的判定 13
4 地震系数对危岩体稳定性分析结果的影响 15
4.1 算例 15
4.2 结果分析 18
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1. 绪论
1.1 研究背景
我国的地理位置处于世界上的两大地震带之间，导致我国地震灾害频频发生，另一方面我国地震的特点绝大多数为震源浅，频度高，分布广，强度大，形成的灾害严重[1]。第一，频率高，中国平均每年发生5级或20次以上，6级或3.8次以上，7次级以上0.6次。这表明，平均而言，我们的国家可能会遭
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谢 22
参 考 文 献 23
1. 绪论
1.1 研究背景
我国的地理位置处于世界上的两大地震带之间，导致我国地震灾害频频发生，另一方面我国地震的特点绝大多数为震源浅，频度高，分布广，强度大，形成的灾害严重[1]。第一，频率高，中国平均每年发生5级或20次以上，6级或3.8次以上，7次级以上0.6次。这表明，平均而言，我们的国家可能会遭受一次强烈的地震，一年4次以上。第二，强度大，自2000以来，全世界共发生8级以上18次，只不过绝大多数发生在没有人类生存的海洋，但是我国大陆发生了8级以上的却有2次。第三，分布广，我国大陆多年的地震记录里，发生过6级以上地震省份多达30个，7级以上19个，8级以上12个。还应该指出的是，没有发生强烈地震的省份不代表以后就不会发生强烈地震，例如，2001昆仑山口8.1级地震发生在青海，2008汶川8.0级地震发生在四川。在历史上这个两个省份就没有发生过强烈的地震记载。这样的地震活动形势，使得我国始终面临着强烈地震的威胁[1]。
中国地震局地震预测研究工作人员介绍，从2004年9.0级的苏门答腊地震开始，全世界进入了地震活动的频发期，世界各地地震发生数量呈上升趋势。到现在为止发生2次9级以上地震，15次8级以上地震，显现出一种全世界大地震频发的状态，引发了全世界人民的关注[2]。
当前的研究显示，由于我国的地理位置处于的两大地震带之间，我国不可避免的同全球的地震形式向接轨，有着共同的地震形态，注要表现为7级以上的大地震活动也愈发活跃。从2008汶川8.0级地震发生以来的几年时间内，我国又发生了7级地震多达4次，这说明新的地震活跃期已经到来。而且，据我国地震专家的分析研究的成果，并没有迹象表明我国的地震活跃期很快结束，在以后的一段时间内，我国还有发生7级以上大地震的情况，6级以上强地震活动可能会比较频繁，而位于我国中西部的山丘地区恰恰是我国地震活动的主体区域，地震形势显现的十分严峻[2]。
近几年发生的多次破坏性地震,不仅造成了巨大的人员伤亡和经济损失,还造成了社会上的“恐震”心理。面对如此严峻的灾害形势,我们国家将防灾减灾工作作为政府社会管理和公共服务的重要组成部分,并纳入经济社会发展规划,将减轻灾害风险列为政府工作的优先事项[22]。在这种情况下，对于危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性的研究具有重要的理论意义和现实意义。
1.2 研究意义
危岩体是多组岩石结构表面与形式在重力作用下的组合，地震力、裂隙水压力引起的因素是不稳定、欠稳定或极限平衡状态的结构体。
危岩体普遍存在于高陡边坡及陡崖上，其失稳、运动而形成崩塌，是丘陵地区常见的地质灾害类型之一[4]。软、硬相问的地层组合是造成危岩的主要地层组合形式的岩石，陡峭的地形是岩石地貌特征，有大量的岩体结构面的岩体是发育的地质构造特征，裂隙水与地震是形成危岩的主要动力因素[4-5]。
山丘纵横地区的公路线，山区的城镇、农村地区的边坡上，水电站工程的河谷两岸是危岩体发育的主要地方。
突发性、致灾性和毁灭性是危岩体失稳的三个主要特性。正因为危岩体发育的地方及其失稳的特性，往往在其发生失稳破坏是令人触不及防，这直接威胁到周围人民的人身及财产的安全，所以必须对其加以研究监控做到有备无患。
另一方面危岩体失稳往往是多发性的地质灾害，对人民的人身及财产的安全有严重威胁。而地震则为引发危岩体破坏的一个重要诱因，而我们平常在对三种危岩体的稳定性计算中，只考虑了常规状态下危岩体在地震水平系数为常数的的稳定性，而当地震发生时的地震强度是不相同的，不同的地震强度情况下的稳定性计算是不同的。
地震系数确定以后，通过该地震系数对危岩体的安全系数进行计算，当破坏模式不确定时，通常对可能的几种模式都进行计算，然后选择安全系数较小的破坏模式作为危岩体的破坏模式。而地震作用是一个过程，通常地震波对危岩体的作用总是由小变大的，这一过程中，危岩体的破坏模式可能会有所改变。不同的破坏模式选取不同的计算公式来评价危岩体的稳定性、确定危岩体锚固所需的锚固力，而由单一地震系数计算的锚固力不一定能满足地震过程中出现的其它危险状态，这会导致工程计算出现严重的偏差。
因此，通过对危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性的研究，对危岩体的崩塌方式具有很强的指导性意义。对有极大潜在危险的危岩体进行稳定性分析，并采取合理的治理方案，消除安全隐患，保护人民群众的生命财产安全，对于保证建设工程的顺利进行减少工程投资，都有着重要的意义。
1.3 研究现状
目前对危岩体的研究的总体水准不高，其研究体系还没有构建完成，还处于起步阶段。对于世界各国而言，对于危岩体的研究进程都很缓慢，是地质灾害研究最薄弱的类型之一。研究的主要内容主要有危岩体的破坏形式、危岩体稳定性分析和危岩体的防治措施。随着国家开发中西部欠发达地区，我国西部大开发战略的实施，中西部山丘地区的文化经济的大力发展，中西部地区的高铁，高速公路等交通设施的建设过程中遇到的有潜在威胁的危岩体要做到防范于未然，所以与之匹配的对危岩体的研究水平就急需提高，以应对发展的需求。
自20世纪中期以来，铁路部门对铁路沿线的危岩给予了高度重视，在危岩的特性、发育环境、防治措施等方面积累了丰富的资料和经验[4-5]。地质、国
土及相关科研院所在区域性地质灾害研究中取得了较多实用性成果，尤其是位于长江三峡的链子崖危岩
1. 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 研究现状 3
2. 危岩体的失稳模式 4
3. 危岩体稳定性分析方法 5
3.1 危岩体上荷载的组合 5
3.2 滑塌式危岩体稳定性计算方法 5
3.3 倾倒式危岩体稳定性计算方法 6
3.4 坠落式危岩体稳定性计算方法 9
3.5 参数的选取 11
3.6 危岩体破坏模式的判定 13
4 地震系数对危岩体稳定性分析结果的影响 15
4.1 算例 15
4.2 结果分析 18
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1. 绪论
1.1 研究背景
我国的地理位置处于世界上的两大地震带之间，导致我国地震灾害频频发生，另一方面我国地震的特点绝大多数为震源浅，频度高，分布广，强度大，形成的灾害严重[1]。第一，频率高，中国平均每年发生5级或20次以上，6级或3.8次以上，7次级以上0.6次。这表明，平均而言，我们的国家可能会遭
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参 考 文 献 23
1. 绪论
1.1 研究背景
我国的地理位置处于世界上的两大地震带之间，导致我国地震灾害频频发生，另一方面我国地震的特点绝大多数为震源浅，频度高，分布广，强度大，形成的灾害严重[1]。第一，频率高，中国平均每年发生5级或20次以上，6级或3.8次以上，7次级以上0.6次。这表明，平均而言，我们的国家可能会遭受一次强烈的地震，一年4次以上。第二，强度大，自2000以来，全世界共发生8级以上18次，只不过绝大多数发生在没有人类生存的海洋，但是我国大陆发生了8级以上的却有2次。第三，分布广，我国大陆多年的地震记录里，发生过6级以上地震省份多达30个，7级以上19个，8级以上12个。还应该指出的是，没有发生强烈地震的省份不代表以后就不会发生强烈地震，例如，2001昆仑山口8.1级地震发生在青海，2008汶川8.0级地震发生在四川。在历史上这个两个省份就没有发生过强烈的地震记载。这样的地震活动形势，使得我国始终面临着强烈地震的威胁[1]。
中国地震局地震预测研究工作人员介绍，从2004年9.0级的苏门答腊地震开始，全世界进入了地震活动的频发期，世界各地地震发生数量呈上升趋势。到现在为止发生2次9级以上地震，15次8级以上地震，显现出一种全世界大地震频发的状态，引发了全世界人民的关注[2]。
当前的研究显示，由于我国的地理位置处于的两大地震带之间，我国不可避免的同全球的地震形式向接轨，有着共同的地震形态，注要表现为7级以上的大地震活动也愈发活跃。从2008汶川8.0级地震发生以来的几年时间内，我国又发生了7级地震多达4次，这说明新的地震活跃期已经到来。而且，据我国地震专家的分析研究的成果，并没有迹象表明我国的地震活跃期很快结束，在以后的一段时间内，我国还有发生7级以上大地震的情况，6级以上强地震活动可能会比较频繁，而位于我国中西部的山丘地区恰恰是我国地震活动的主体区域，地震形势显现的十分严峻[2]。
近几年发生的多次破坏性地震,不仅造成了巨大的人员伤亡和经济损失,还造成了社会上的“恐震”心理。面对如此严峻的灾害形势,我们国家将防灾减灾工作作为政府社会管理和公共服务的重要组成部分,并纳入经济社会发展规划,将减轻灾害风险列为政府工作的优先事项[22]。在这种情况下，对于危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性的研究具有重要的理论意义和现实意义。
1.2 研究意义
危岩体是多组岩石结构表面与形式在重力作用下的组合，地震力、裂隙水压力引起的因素是不稳定、欠稳定或极限平衡状态的结构体。
危岩体普遍存在于高陡边坡及陡崖上，其失稳、运动而形成崩塌，是丘陵地区常见的地质灾害类型之一[4]。软、硬相问的地层组合是造成危岩的主要地层组合形式的岩石，陡峭的地形是岩石地貌特征，有大量的岩体结构面的岩体是发育的地质构造特征，裂隙水与地震是形成危岩的主要动力因素[4-5]。
山丘纵横地区的公路线，山区的城镇、农村地区的边坡上，水电站工程的河谷两岸是危岩体发育的主要地方。
突发性、致灾性和毁灭性是危岩体失稳的三个主要特性。正因为危岩体发育的地方及其失稳的特性，往往在其发生失稳破坏是令人触不及防，这直接威胁到周围人民的人身及财产的安全，所以必须对其加以研究监控做到有备无患。
另一方面危岩体失稳往往是多发性的地质灾害，对人民的人身及财产的安全有严重威胁。而地震则为引发危岩体破坏的一个重要诱因，而我们平常在对三种危岩体的稳定性计算中，只考虑了常规状态下危岩体在地震水平系数为常数的的稳定性，而当地震发生时的地震强度是不相同的，不同的地震强度情况下的稳定性计算是不同的。
地震系数确定以后，通过该地震系数对危岩体的安全系数进行计算，当破坏模式不确定时，通常对可能的几种模式都进行计算，然后选择安全系数较小的破坏模式作为危岩体的破坏模式。而地震作用是一个过程，通常地震波对危岩体的作用总是由小变大的，这一过程中，危岩体的破坏模式可能会有所改变。不同的破坏模式选取不同的计算公式来评价危岩体的稳定性、确定危岩体锚固所需的锚固力，而由单一地震系数计算的锚固力不一定能满足地震过程中出现的其它危险状态，这会导致工程计算出现严重的偏差。
因此，通过对危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性的研究，对危岩体的崩塌方式具有很强的指导性意义。对有极大潜在危险的危岩体进行稳定性分析，并采取合理的治理方案，消除安全隐患，保护人民群众的生命财产安全，对于保证建设工程的顺利进行减少工程投资，都有着重要的意义。
1.3 研究现状
目前对危岩体的研究的总体水准不高，其研究体系还没有构建完成，还处于起步阶段。对于世界各国而言，对于危岩体的研究进程都很缓慢，是地质灾害研究最薄弱的类型之一。研究的主要内容主要有危岩体的破坏形式、危岩体稳定性分析和危岩体的防治措施。随着国家开发中西部欠发达地区，我国西部大开发战略的实施，中西部山丘地区的文化经济的大力发展，中西部地区的高铁，高速公路等交通设施的建设过程中遇到的有潜在威胁的危岩体要做到防范于未然，所以与之匹配的对危岩体的研究水平就急需提高，以应对发展的需求。
自20世纪中期以来，铁路部门对铁路沿线的危岩给予了高度重视，在危岩的特性、发育环境、防治措施等方面积累了丰富的资料和经验[4-5]。地质、国
土及相关科研院所在区域性地质灾害研究中取得了较多实用性成果，尤其是位于长江三峡的链子崖危岩
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