锚固边坡的动力响应分析★

张妙芝 王小鹏 李青青

(1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000； 2.宝鸡市勘察测绘院，陕西 宝鸡 721000)

0 引言

地震是诱发边坡失稳的原因之一，为了解地震作用下边坡的失稳机理，首先须对地震作用下边坡动力响应特征进行深入的研究[1]。目前，对边坡的动力分析主要采用模型试验和数值模拟两种方法。文中采用ABAQUS有限元软件模拟在地震作用下锚固边坡的动力响应特征，其研究的规律为边坡进行抗震支护设计时提供借鉴。

1 锚固边坡的数值模型建立

1.1 计算参数

模型材料物理力学参数见表1。数值计算时土体视为理想弹塑性材料，屈服准则采用Mohr-Coulomb(M-C)准则，锚杆、砂浆视为弹性材料。

表1 模型材料物理力学参数

1.2 有限元计算模型

模型滑床底部长2.05 m，顶部长0.5 m，宽1.5 m，高1.3 m；滑体顶部长0.25 m，坡角为60°；因锚固边坡模型具有对称性，数值模拟利用其对称性，截取其中的1/2进行计算，建立的数值模型如图1所示。

2 地震荷载输入

地震波采用汶川波(2008年，代号W)单向水平输入，地震量级逐级加载，加载工况见表2。

3 计算结果分析

为描述地震作用下锚固边坡的加速度响应特征，文中引入PGA放大系数，其定义是坡体内任一测点加速度峰值(PGA)与输入地震波PGA值的比值。图2分别给出了汶川波幅值在0.15g，0.4g作用下，坡面和坡体内各测点的PGA放大系数。

表2 汶川波加载工况

从图2中可看出，在地震作用下各测点处的PGA放大系数均大于1，说明锚固边坡对输入的地震波具有放大作用；此外，坡体加速度在垂直方向上随高程的增加而增大，到坡顶时达到最大，即在坡顶加速度响应最为强烈。沿坡体水平方向，坡面与坡内的PGA放大系数走势基本相当，无明显差别，这与徐光兴[2]研究的无支护边坡水平加速度动力响应结论不同，因文中边坡有锚杆支护，在振动过程中，锚杆格构发挥了作用，加固了滑体，使滑体与滑床形成一个整体，说明锚固力的作用减弱了地震波在坡表反射造成的坡表效应，使坡表坡内的PGA放大系数差别不大。

4 结语

采用有限元软件模拟地震作用下的锚固边坡模型，研究其动力响应特征，得出如下结论：

1)地震作用下锚固边坡具有明显的高程放大效应，且在坡顶响应最强烈，水平方向放大效应不明显；

2)建议在对边坡进行抗震支护设计时，应考虑加强对坡顶的支护。