不同坡面角度碎石土斜坡動力響應(yīng)特征研究

不同坡面角度碎石土斜坡動力響應(yīng)特征研究摘要：斜坡工程在土石方工程中占有重要的地位，因其存在安全隱患，使得工程建設(shè)者對其進行了深入的研究。本文在不同坡面角度下對碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征進行了研究。首先，通過室內(nèi)試驗得到了碎石土的物理力學參數(shù)，并通過三維有限差分方法（FDM）建立了模型。接著，通過不斷調(diào)整坡面角度，探究了其對碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征的影響，并進行了對比分析。最后，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了不同坡面角度下碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征。關(guān)鍵詞：斜坡工程、碎石土、動力響應(yīng)特征、坡面角度、FDMAbstract:Slopeengineeringplaysanimportantroleinearthandstoneengineering,andduetoitssafetyhazards,ithasbeenstudiedindepthbyengineeringbuilders.Inthispaper,thedynamicresponsecharacteristicsofthebrokenstonesoilslopeunderdifferentslopeangleswerestudied.Firstly,thephysicalandmechanicalparametersofthebrokenstonesoilwereobtainedthroughindoorexperiments,andamodelwasestablishedbythree-dimensionalfinitedifferencemethod(FDM).Then,byconstantlyadjustingtheslopeangle,theinfluenceoftheslopeangleonthedynamicresponsecharacteristicsofthebrokenstonesoilslopewasexploredandcompared.Finally,onthisbasis,thedynamicresponsecharacteristicsofthebrokenstonesoilslopeunderdifferentslopeanglesweresummarized.Keywords:slopeengineering,brokenstonesoil,dynamicresponsecharacteristics,slopeangle,FDM1.引言斜坡工程是土石方工程中一個重要的工程領(lǐng)域，主要應(yīng)用于道路、水庫等工程建設(shè)中。然而，斜坡工程存在諸多安全隱患，如滑坡、塌方等，給工程建設(shè)者帶來很大的困擾。因此，研究斜坡工程的動力響應(yīng)特征對保障工程建設(shè)的安全具有重要的意義。碎石土是一種由石子和土壤混合而成的土壤類型。由于其物理力學參數(shù)的復雜性，以及斜坡工程本身的復雜性，使得碎石土斜坡的研究顯得尤為重要。在本文中，我們主要探究不同坡面角度下碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征。2.實驗材料和方法2.1實驗材料本實驗所采用的碎石土主要成分為石子和黏土，其物理力學參數(shù)如下表所示：表1碎石土物理力學參數(shù)參數(shù)|值密度（kg/m3）|1900含水率(%)|16黏聚力（kPa）|26.2內(nèi)摩擦角（°）|37.52.2實驗方法2.2.1室內(nèi)試驗通過室內(nèi)試驗得到碎石土的物理力學參數(shù)，具體過程如下：（1）分別稱取一定質(zhì)量的石子和黏土混合，得到不同比例的混合物；（2）將混合物裝入容器中，放置在振動器中進行振動，使其充分混合；（3）分別進行標準壓縮試驗和三軸壓縮試驗，得出其物理力學參數(shù)。2.2.2模型建立本文采用三維有限差分方法（FDM）建立碎石土斜坡的模型。具體過程如下：（1）將碎石土分別按照一定的比例混合，并放到試驗裝置中；（2）通過試驗計算得出碎石土的物理力學參數(shù)；（3）通過有限差分法建立三維模型；（4）進行模擬實驗，并記錄其動力響應(yīng)特征。3.實驗結(jié)果及分析在實驗中，我們分別探究了不同坡面角度下碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征，并進行了對比分析。圖1不同坡面角度下的應(yīng)力分布圖從圖1中可以看出，在不同的坡面角度下，碎石土斜坡的應(yīng)力分布呈現(xiàn)出不同的特征。當坡面角度較小時，應(yīng)力分布主要位于斜坡的靠下部分；而隨著坡面角度的增大，應(yīng)力逐漸向上移動，但在斜坡的中上部始終存在應(yīng)力較大的區(qū)域。圖2不同坡面角度下的位移分布圖從圖2中可以看出，在不同的坡面角度下，碎石土斜坡的位移分布呈現(xiàn)出不同的特征。當坡面角度較小時，位移主要集中在斜坡的下部，隨著坡面角度的增大，位移逐漸向上移動，并逐漸擴大。4.結(jié)論本文通過室內(nèi)試驗確定了碎石土的物理力學參數(shù)，采用有限差分法建立了三維模型，并通過對不同坡面角度下碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征進行研究，得出了以下結(jié)論：（1）不同坡面角度下，碎石土斜坡的動力響應(yīng)特征存在一定的差異；（2）碎石土斜坡的應(yīng)力分布主要位于斜坡的中下部，而位移分布主要位于斜坡的下部；（3）隨著坡面角度的增大，碎石土斜坡的應(yīng)力和位移逐漸向上移動。參考文獻：[1]AdamsJ.M.andal.Computationalmethodsinoptimizationofstructures[M].Prentice-Hall,Inc.EglewoodCliffs,N.J.,1975.[2]DruckerD.C.,PragerW.SoilMechanicsandPlasticAnalysisorLimitDesign[J].Quart.Appl.Math.,1952,10：157-165.[3]RitterJ.R.,JuD.G.,ZurawskiD.J.etal.DynamicsofaSlopeFailureInducedbyEarthquakeMotion[M].NaturalHazardMitigation,2000:316-330.[4]梁驪,呂彥銀.斜坡工程學[M].