地震边坡破坏机制及其破裂面的分析探讨_郑颖人
边坡坡面破坏的国内外研究现状
参考。
关键词：坡面破坏，边坡防护，植被防护
中图分类号：Ｐ６９４
文献标识码：Ａ
１ 边坡破坏模式
边坡是土体、岩体 或 者 土 石 混 合 体 在 自 然 条 件 作 用 下，以 某 一倾角自然堆积形成的地质体，在我国有大量的分布。原始自然 堆积形成的边坡 是 安 全 的，但 在 经 历 自 然 风 化、雨 水 冲 刷 和 人 类
１．１ 坡面剥落
坡面剥落是一种常见的边坡破坏形式，坡面剥落虽然不能定 义为坡体的整体破坏，但同样是一种较严重的边坡变形或破坏现 象，且这种破坏的修复工作在实际工程中往往面临各种困难。
１．２ 坡面冲刷
坡面冲刷会引起 大 量 的 水 土 流 失，使 坡 面 成 沟 状 或 洞 穴 状， 一般形成坡肩冲刷坍塌、坡面冲刷串沟、坡面冲刷跌水、坡脚冲刷 淘空、坡面冲刷沟穴、岩石接触的冲刷沟穴等。
小规模的水流冲刷会形成坡面冲刷，但当水体的流量较大， 桥对 ＧＰＳ２型边坡防护系统的研究为类似工程提供了宝贵的经验。
坡面土体强度分布不均匀时，水流会由原先均匀水流合并成流量
２００８年，刘平平从岩石风化角度出发，研究了针对以风化岩
较大的水流，并夹杂着一些土体。随着土体被大流量的水体带 石的边坡防护措施，并阐述各种防护措施的适用情况。其中护面
（１．江苏省地质矿产局第三地质大队，江苏 镇江 ２１２００１； ２．江苏地质基桩工程公司，江苏 镇江 ２１２００１）
摘 要：边坡防护问题一直以来便是工程领域的一个重点，也是诸多学者研究的一个热点问题。就边坡坡面破坏问题，通过阅读
大量文献，总结国内外众多学者对边坡坡面破坏特征的研究，以期增加对边坡坡面破坏形式的认识并为边坡坡面防护的施工提供
第２０４５１卷９年第 １２期月
关于边坡稳定性分析中强度折减法的几点探讨
关于边坡稳定性分析中强度折减法的几点探讨摘要：目前基于弹塑性有限元的强度折减法已被广泛应用于岩土工程边坡稳定性分析当中，但是，这一方法在折减原理（即如何折减）、失稳判据和安全系数的选取以及屈服准则的选用上都存在较大的争议。
笔者基于此，根据目前的研究现状，针对上述几方面作了综合性的探讨，期望能对该理论研究提供参考。
关键词：边坡，稳定性，强度折减法1.前言目前，对于边坡稳定的设计计算大都采用强度储备的方法，即令边坡稳定性安全系数，这里为达到极限平衡状态时的强度折减系数。
通过这一折减措施，从而可以保证工程具有一定的安全度。
如今，随着有限元这一计算工具的出现，其与强度折减的结合，使之具有了其他传统条分法所无法比拟的优越性，因而被广泛应用于边坡稳定的计算当中。
但是，这一方法在如下几方面还存在较为广泛的争议：2.正文2.1.折减原理Duncan(1996)指出，边坡安全系数可以定义为使边坡刚好达到临界破坏状态时，对土的剪切强度进行折减的程度。
通过逐步减小抗剪强度指标，将、值同时除以折减系数，得到一组新的强度指标、，进行有限元计算分析时，反复计算直至边坡达到临界破坏状态，此时采用的强度指标与岩土体原有的强度指标之比即为该边坡安全系数，计算公式如下：、（1）赵尚毅、郑颖人等[1]通过比较毕肖普法（其安全系数定义为：沿整个滑动面的抗剪强度与实际抗剪强度之比，即：）和强度折减法的安全系数定义，认为两者安全系数具有相同的物理意义，强度折减法在本质上与传统方法是一致的。
郑宏等[2]人则认为：通常情况下，岩土材料的抗剪强度和越大，其弹性模量也越大，泊松比就越小。
所以在通常利用强度折减法进行边坡稳定性计算时，也应对和作相应的调整。
葛修瑞院士[3]也提出“仅将、值同时除以相同的折减系数是否合理？”这一疑问。
事实上，在不同类型的边坡工程中，在维持边坡稳定性方面，、值所作的贡献是有差别的，并且、可以变动的范围也大不相同，而且从物理意义上来讲两者属不同的力学属性。
岩土数值极限分析方法的发展与应用_郑颖人
DEVELOPMENT AND APPLICATION OF NUMERICAL LIMIT ANALYSIS FOR GEOLOGICAL MATERIALS
ZHENG Yingren1
，2
(1. Department of Civil Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 400041， China； 2. Chongqing Engineering and Technology Research Center of Geological Hazard Prevention and Treatment，Chongqing 400041，China)
1
引
言
[1-2]
土稳定性问题包括边坡稳定、地基承载力、土压力 等，其理论基础是极限分析理论，土体的极限分析 已有百年以上的历史， 在岩土 法起始于 1773 年的库仑定律，20 世纪 20 年代建立
极限分析方法
收稿日期：2012–03–13；修回日期：2012–06–05 基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB710606)；重庆市自然科学基金项目(2010BC8002) 作者简介：郑颖人(1933–)，男，1956 年毕业于石油学院储运专业，现任中国工程院院士、教授、博士生导师，主要从事岩土力学、岩土工程与地下 工程方面的教学与研究工作。E-mail：cqdzzx@
三剪情况 公式 J2 C
q ( 3 cos sin sin ) 3 1 3 tan sin 3 3 tan 2 4 3 tan sin
1 3 k
q ( 3 cos 3
莫尔–库仑
地质工程施工中边坡裂缝分布成因及处理措施
地质工程施工中边坡裂缝分布成因及处理措施摘要：由于边坡结构表面条件不平，部分地质工程结构裂缝分布较广，给地质工程带来了一定难度。
因此，在本文的研究中，本文将结合实际情况，以地质工程边坡为例，对此类地质问题进行分析。
在研究的基础上，通过对地质构造发育过程机理、地质斜坡断裂分布构造面发育过程进行分析。
通过数据分析，进一步揭示地质工程构造面发育的规律以及裂缝成因。
关键词：地质工程；施工；边坡裂缝；处理措施在研究中，结合实际水文地质情况，了解到该工程在新建的岩土工程区。
基岩完全裸露，大部分为喜马拉雅y6岩体。
该y6岩体的属性经过判断分析为麻岩。
根据岩性组合和分布的特点，将其分为5组岩。
根据分配好的岩石分析数据，在1-4个里布岩体组（y61-4），结合实际水文地质情况完成分析。
此外，地质边坡岩体中发现多座白色花岗岩坝，总体产状为N25°～40°E/NW 30°～50°。
经过现场数据值的分析比对，其片岩的厚度为0.2m～0.5m。
地质斜坡地表部分被第四崩坡(Q4col+dl)覆盖，第四系沉积物(Q4al)厚度为14.2 m～27.2 m。
1.地质边坡裂缝形成机制分析1.1岩体自身构造基础上述分析结果表明，地质边坡裂缝是由于地质边坡的地质影响而形成的，并且这一过程是在边坡裂缝存在的基础上继续演化的。
在地质边坡裂缝发生地表转变之前，就发生变化过程。
即岩体开始开裂，发展为大型破裂，形成工程地质结构平面。
如前所述，新建地质工程区岩体由混合花岗岩、片麻岩、斜长石、闪石片麻岩等组成，发生了长期的构造变质过程。
上述岩体经过一系列的构造改变，形成了边坡的结构面，是进一步形成地质边坡结构面的主要基础[1]。
(1)原始类型。
研究区原生地质斜坡的大部分构造面与白色花岗岩路堤及围岩接触。
根据现场实际勘查发现，地质工程现场大部分白色花岗岩发育，且多呈脉状。
在地质斜坡的坡度最深处，大部分路堤与围岩为混合接触，整体地质条件较好，但为较弱的构造面，也证明了初始坡度结构平面存在。
地震作用下边坡破坏机制
地震作用下边坡破坏机制《地震作用下边坡破坏机制》想象一下，你和我正站在一个宁静的小山村外的山坡上。
那是一个阳光明媚的日子，微风轻轻拂过脸庞，山坡上的草儿随着风轻轻摇曳，就像一片绿色的海洋泛起层层涟漪。
远处，几个村民正悠闲地赶着羊群在山坡下的草地上吃草，时不时传来几声羊叫，仿佛在演奏着一曲田园交响乐。
我身边站着一位老地质学家，他戴着一副厚厚的眼镜，镜片后面的眼睛闪烁着智慧的光芒。
他是来这个山村考察周边地质情况的，而我有幸成为他的小跟班，想要从他那里学到一些有趣的地质知识。
“你看这个山坡。
”老地质学家抬手指向眼前的边坡，声音低沉而缓慢，像是在讲述一个古老的故事，“在平常的日子里，它就像一个沉默的巨人，静静地守护着这个小山村。
可是一旦地震来袭，情况就完全不一样了。
”我好奇地瞪大了眼睛，脑海里开始想象地震时的场景，心里像有只小兔子在乱跳，既害怕又兴奋。
“那会发生什么呢？”我急切地问道。
老地质学家清了清嗓子，开始详细地讲解起来。
“地震发生时，就像是有一双无形的大手在摇晃这个世界。
首先，地震波会向四周传播，这些地震波就像一群调皮捣蛋的小精灵，它们在地下横冲直撞。
当它们传到这个边坡的时候，就会给边坡带来巨大的冲击力。
”他蹲下身子，捡起一块小石子，在地上画了起来。
“你看，边坡就像一个积木搭成的高塔，它的内部结构其实是很复杂的。
地震波的冲击会让边坡内部的土颗粒和岩石块之间的力量平衡被打破。
这就好比是一群原本手拉手站得很整齐的小伙伴，突然被一股强大的力量拉扯，大家就开始站不稳了。
”我听着他的比喻，忍不住笑了起来，但同时也对这个现象有了更直观的理解。
老地质学家也笑了笑，继续说道：“在这种情况下，边坡可能会出现几种破坏方式。
一种是滑动破坏。
就像是山坡上有一块巨大的滑板，地震波一冲击，这块滑板就开始顺着山坡向下滑动。
这是因为边坡内部的摩擦力在地震作用下变小了，无法再拉住这些土和岩石，它们就像脱缰的野马一样向下冲去。
”我想象着那巨大的滑坡冲向小山村的可怕场景，不禁打了个寒颤。
有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用_郑颖人
第23卷第19期岩石力学与工程学报23(19)：3381～3388 2004年10月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2004有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用郑颖人赵尚毅(后勤工程学院土木工程系重庆 400041)摘要通过有限元强度折减，使边坡达到破坏状态时，滑动面上的位移将产生突变，产生很大的且无限制的塑性流动，有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力-应变关系和强度准则的解，此时不管是从力的收敛标准，还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛，因此采用力和位移的收敛标准作为边坡破坏的判据是合理的。
对有限元强度折减法的计算精度和影响因素进行了详细分析，包括屈服准则、流动法则、有限元模型本身以及计算参数对安全系数计算精度的影响，并给出了提高计算精度的具体措施。
研究表明：采用徐干成、郑颖人(1990年)提出的摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与传统Spencer法的误差在5%左右，证实了其实用于工程的可行性。
在平面应变条件下则可采用摩尔匹配DP准则。
该文还将此法应用于岩质边坡的稳定分析，得到了岩质边坡的滑动面和安全系数，开创了求节理岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。
关键词边坡稳定分析，有限元强度折减法，摩尔-库仑等面积圆屈服准则，精度分析，节理岩质边坡分类号 O 319.56 文献标识码 A 文章编号1000-6915(2004)19-3381-08APPLICATION OF STRENGTH REDUCTION FEMIN SOIL AND ROCK SLOPEZheng Yingren，Zhao Shangyi(Department of Civil Engineering，Logistical Engineering University， Chongqing 400041 China)Abstract With the c-tanϕ reduction，the FEM model of slope reaches instability，and the value of the nodal displacement just after slope failure has a big jump compared with that before failure. This actually means that no stress distribution can be achieved to satisfy both the yield criterion and global equilibrium. Slope failure and numerical non-convergence take place at the same time. So non-convergence in finite element program can be taken as a suitable evaluation criterion of slope failure. The influence on safety factor precision of different yield criterions，flow rule，FEM itself is thoroughly analyzed. At the same time some measures to improve the precision are put forward. A cone characterizes the Mohr-Coulomb surface in three-dimensional stress space with the vertices in deviatoric cross section. It brings difficulty to numerical analysis. For convenience this surface can be replaced by a smooth surface yield criterion，Mohr-Coulomb equivalent area circle DP yield criterion，which was proposed by professor Xu Gancheng and Zheng Yingren in 1990. The results show that the average error of safety factors obtained by FEM with Mohr-Coulomb equivalent area circle DP yield criterion and by Spencer method is about 5%. The average error of safety factor obtained by FEM with the plane strain Mohr-Coulomb matching DP yield criterion and by Spencer method is about 2%. The strength reduction FEM can also be used in the jointed rock slope. Through a series of case studies，the applicability of the proposed method is clearly exhibited.Key words slope stability analysis，strength reduction FEM，Mohr-Coulomb equivalent area circle yield criterions，error analysis，jointed rock slope2004年3月27日收到来稿，2004年5月7日收到修改稿。
从地震边坡破坏机制分析边坡稳定性
从地震边坡破坏机制分析边坡稳定性【摘要】地震引发的边坡破坏是进行边坡稳定性分析的重要前提，在汶川地震之后，坡体上部的拉破坏是地震研究的重要发现。
文章首先分析了地震边坡破坏机制，包括风化岩质的边坡动力破坏机制和土坡动力破坏机制，然后介绍了地震边坡稳定性评价方法，提出了新的稳定性的评价方法即基于动力强度折减法，并且依据完全动力分析，计算稳定性安全系数。
【关键词】地震；边坡稳定性；破坏机制1引言由于地震而引发的山体滑坡是地震地质灾害类型之一，这种地质灾害多发生在山区和丘陵地带。
在2008年5月12日发生的汶川地震是我国地质灾害中较为严重的一次地震。
由于汶川处于四川省，多为山区和丘陵，诱发了大量的边坡滑动，造成了大量的损失，其中仅山体滑坡损害约为整个地震危害损失的1/3。
因此地震稳定性分析已经是地震工程界的重要研究内容。
在地震边坡稳定性分析中，首先需要确定破裂面性质和位置，以及破坏形成因素和过程。
在许多地震边坡稳定性研究中，首先假设边坡是受到剪切破坏，然后通过极限平衡分析得出安全系数，从而评价地震边坡的稳定性。
而在汶川地震中发现滑坡上部发生拉破坏，以及岩体土体被抛出，这一发现为地震边坡破坏研究提供很好的方向。
地震稳定性评价方法有拟静力法、动力有限元时程分析法、平均安全系数法、概率分析法以及数值方法等。
拟静力法是规定工程经常使用的方法，这一方法计算简单，但是不能发映出稳定性的动力特征。
动力元时程分析法是将动力施加到静力上，然后按照拟静力法计算安全系数，主要系数包括平均安全系数、最小平均安全系数、最小动力安全系数等。
这种方法是动力问题和静力问题的结合，将动力转化为静力问题，从而实现计算，但是这一方法不能够根据地震动力破坏时刻去反应破裂面性质，除此之外没有考虑到拉破坏。
本文首先介绍地震破坏机制，分析了动力破坏和尽力破坏、风化岩质的边坡动力破坏机制和土坡动力破坏机制，然后探讨了地震边坡稳定评价，最后介绍了评价地震稳定性的重要方法，这一方法得到许多学者的实证研究，即根据完全动力分析，使用动力强度折减法，得到稳定安全系数。
边坡稳定分析的一些进展_郑颖人
第21卷 第4期 地 下 空 间 V o l.21 N o.4 2001年12月 U N DERG RO U N D SP ACE Dec.2001 文章编号:1001-831X(2001)04-0262-10边坡稳定分析的一些进展郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽(后勤工程学院,重庆 400041)摘 要:本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面的一些进展,在基于极限平衡的解析法上,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。
这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。
导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。
对于非严格条分法,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向,即能求得安全系数;对严格条分法,用二个平衡方程,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置,就能求出安全系数。
统一式是一简单的迭代式,因而计算简便,并有很高精度。
提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法:一种基于极限平衡法,对土质边坡采用圆弧搜索法,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。
另一种采用有限元强度折减法,便于采用大型软件,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。
关键词:边坡;稳定性;极限平衡法;有限元法;边坡稳定安全系数中图分类号:TU457 文献标识码:A1 前言随着我国的改革开放,国内基础设施建设蓬勃兴起,尤其是西部大开发,为边坡工程的发展创造了良好条件。
然而,边坡的稳定分析,参数选用,至今仍是一大技术难题,特别是岩质边坡尚没有实用的分析方法。
近年来,我们在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面作了一些工作,本文就是介绍这方面的进展。
2 极限平衡法的进展2.1 边坡稳定安全系数定义极限平衡法是边坡稳定分析中最常用的方法。
它是通过分析在临近破坏状况下,土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡,计算土体在自身和外荷作用下的土坡稳定性程度,通常以边坡稳定系数表示:收稿日期:2001-06-15作者简介:郑颖人(1934-),浙江宁波人,教授,博士生导师,从事岩土本构关系理论及数值分析方面教学与研究工作。
边坡变形破坏过程的大变形有限元分析
文章编号： 1000－7598－(2003) 04―0644―05
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.24 No.4 Aug. 2003
边坡变形破坏过程的大变形有限元分析
周翠英
１
，刘祚秋 ，董立国 ，尚 伟 ，林鲁生
Large deformation fem analysis of slopes fallure
ZHOU Cui-ying1, LIU Zuo-qiu 2, DONG Li-guo1, SHANG Wei 3, LIN Lu-sheng3
( 1. Department of Applied Mechanics and Engineering Sun Yat-sen University, 2. Department of Earth Sciences,, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China; Dongguan 510800, China) Guangzhou 510275, China;
析的方程式。采用边坡某一幅值的等效塑性剪应变区，从坡脚到坡顶贯通前的折减系数作为边坡安全系数。在此基础上，采 用弹塑性大变形有限元分析软件计算了均质土坡不同坡角的安全系数， 将其与小变形分析的结果进行了对比分析， 结果表明： 用弹塑性大变形有限元分析边坡失稳破坏的过程中，既考虑了岩土材料的非线性，又考虑了边坡的几何非线性，使计算结果 更趋合理。并结合东深供水改造工程 BIII2 边坡进行了大变形有限元分析，计算结果与勘查到的实际边坡的滑动面分布位置 比较接近。研究表明：该方法尤其适宜于软土类边坡或基坑的稳定性分析。 关 键 词： 边坡；稳定性分析；强度折减法；大变形分析；更新的拉格朗日法 文献标识码： A 中图分类号： TU432，P642
地震作用下岩体边坡破坏机制及稳定性研究进展
地震作用下岩体边坡破坏机制及稳定性研究进展寇昊;李宁;郭双枫【摘要】从岩体结构控制论的观点出发,分别从理论分析、数值模拟和试验研究等方面,综述了近年来块状结构、层状结构、碎裂状结构及散体状结构岩体边坡的地震稳定性及破坏机制的研究进展,系统总结了地震作用下不同结构岩体边坡的破坏模式.针对当前地震荷载作用下岩体边坡破坏机制和稳定性研究中存在的不足,指出应当考虑地震动空间变化对岩体边坡变形与稳定的影响,加强岩体内部结构特征研究,提高物理模型试验的准确性,并深入研究地震与地下水共同作用下岩体边坡的破坏机制.%From the viewpoint of rock mass structure control,the research progress of dynamic stability and damage mechanisms for rock slopes of massive structures,layered structures,fragmented structures,and discrete structures in recent years is reviewed in terms of theoreticalanalysis,numerical simulation and experimental research.The failure modes of rock mass slopes with different structures under earthquake action are summarized systematically.Aiming at the shortcomings of the current research on the failure mechanism and stability of rock slopes under earthquake load,it is pointed out that the influence of spatial variation of earthquakes on the deformation and stability of rock slopes should be considered.The study on the internal structural characteristics of rock mass should be strengthened and the accuracy of physical model test should be improved.In addition,the failure mechanism of rock slopes under the joint action of groundwater and earthquakes should be further studied.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】8页(P81-88)【关键词】岩体边坡;地震作用;岩体结构;边坡稳定;破坏机制;综述【作者】寇昊;李宁;郭双枫【作者单位】核工业西南勘察设计研究院有限公司,四川成都 610061;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安 710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TU457目前常用的边坡地震稳定性分析方法主要有拟静力法、滑块分析法、数值模拟和试验法等。
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体的剪切破坏，还要考虑边坡体的拉破坏。为此本
文在进行强度折减的时候既考虑了剪切强度参数的
折减，又考虑了抗拉强度参数的折减：
c′
=
c ω
，ϕ′
=
arctan
⎛ ⎜⎝
tan ϕ ω
⎞ ⎟⎠
(1)
σ
′
t
=
σt ω
(2)
式中：σ
t
为折减前的岩土体抗拉强度；c′
，ϕ
′
，σ
′
t
分别为折减后岩土体黏聚力、内摩擦角和抗拉强度。
• 1716 •
岩石力学与工程学报
2009 年
剪应变增量、节理单元的接触状态等，据此确定破 裂面的性质和位置。 3.1 风化岩质边坡算例概况
坡面有风化层的岩质边坡，如图 1 所示。边坡 高度为 30 m，坡角为 45°，风化层高度为 20 m，岩 体物理力学参数如表 1 所示。输入的水平地震波为 截取的一段 20 s 的集集地震波，相应的水平加速度 峰值为 7.05 m/s2，输入的水平向加速度–时间曲线 如图 2 所示。FLAC3D 计算时岩体材料为弹塑性材 料，采用 Mohr-Coulomb 强度准则，边界条件采用 自由场边界，阻尼采用局部阻尼，阻尼系数为 0.15， 先进行静力计算，后进行动力计算[14]。边界范围至 少满足静力条件下的计算精度，本算例计算边界： 坡脚到左端边界的距离为坡高的 1.5 倍，坡顶到右 端边界的距离为坡高的 2.5 倍，上下边界总高为坡 高 2 倍[13]。
摘要：地震作用下边坡破坏机制是边坡动力稳定性分析的前提，目前主要采用拟静力与动力有限元时程分析的方
法进行分析，认为地震边坡破坏机制为剪切破坏，并以极限平衡法计算得到的剪切滑移面作为地震动力作用下的
破裂面，而不考虑地震荷载作用下的拉破坏，从而使地震边坡稳定性分析失真。汶川地震边坡调研发现，滑坡上
部多数发生拉破坏，甚至有些岩土体被抛出，这是一个很好的启示，为此，采用 FLAC 动力强度折减法，结合具
当前，地震边坡破坏机制借用静力下边坡破坏 机制，认为地震边坡破坏的主要原因是岩土体的剪 切破坏，而忽视了岩土体的拉破坏对边坡破坏的影 响，与汶川地震边坡破坏现象不符，实际上边坡破 坏是滑动岩土体受拉和受剪的复合破坏作用，特别 是边坡体在地震动往复运动中，边坡岩土体更易发
生拉破坏，故边坡地震动破坏分析除了要考虑边坡
(1. Department of Civil Engineering，Logistical Engineering University，Chongqing 400041，China；2. Chongqing Engineering and Technology Research Center of Geological Hazard Prevention and Treatment，Chongqing 400041，China；3. State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China)
中图分类号：P 642.22
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2009)08–1714–10
ANALYSIS AND DISCUSSION OF FAILURE MECHANISM AND FRACTURE SURFACE OF SLOPE UNDER EARTHQUAKE
ZHENG Yingren1，2，YE Hailin1，3，HUANG Runqiu3
有拉和剪切破坏分析功能的 FLAC3D 软件对地震边坡破坏机制进行数值分析。计算表明，地震边坡的破坏由边坡
潜在破裂区上部拉破坏与下部剪切破坏共同组成，而不是剪切滑移破坏，通过多种途径给出地震边坡破裂面位置
的确定方法，为边坡动力稳定性分析提供更加准确的基础。
关键词：边坡工程；地震；破坏机制；破裂面；动力有限差分法
风化层
基岩
图 1 风化岩质边坡示意图 Fig.1 Schematic diagram of weathered rock slope
第 28 卷 第 8 期 2009 年 8 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engine，2009
地震边坡破坏机制及其破裂面的分析探讨
郑颖人 1，2，叶海林 1，3，黄润秋 3
(1. 后勤工程学院 军事建筑工程系，重庆 400041；2. 重庆市地质灾害防治工程技术研究中心，重庆 400041； 3. 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059)
体失稳的标志；以土体滑移面上应变和位移发生突
变作为标志；以有限元静力平衡计算不收敛作为边
坡整体失稳的标志[15]。静力计算时，塑性区贯通是
边坡破坏的必要条件，但不是充分条件，土体滑移
面上应变和位移发生突变是边坡破坏的标志，相应
有限元计算不收敛。FLAC 应用静力强度折减计算
边坡的安全系数时采用计算不收敛作为边坡破坏的
如果上述 3 个条件都满足就可以判断滑坡已经破
坏。本文主要研究破裂面的性质与位置，有关边坡
动力稳定性分析将在以后进行研究，因此，本文将
边坡参数折减至获得动力破裂面即可，不需要知道
此时边坡是否动力失稳破坏，对应的折减系数也不
是边坡的动力稳定性系数。
3 风化岩质边坡动力破坏机制分析
本文通过风化岩质边坡和土坡 2 个算例，分别 分析其在地震作用下破坏时单元破坏状态、位移和
Abstract：The failure mechanism of slope under earthquake is the premise of slope′s dynamic stability analysis. Presently，pseudo-static method and dynamic time-history analysis method are commonly used，which regard the failure mechanism of slope under earthquake as shear failure，and take the shear sliding surface obtained by limit equilibrium method as failure surface under dynamic effect of earthquake without considering the tension failure under seismic load. It may lead to inaccuracy in the stability analysis of slope under earthquake. Investigation of the slopes during Wenchuan earthquake shows that tension failures mostly appear in the upper part of the landslides，and even some rock and soil masses are thrown out，which is an obvious enlightenment. So the FLAC dynamic strength reduction and program of FLAC3D with the function of tensile and shear failure analysis are adopted to study failure mechanism of slope under earthquake numerically. The study shows that the failure of slope under earthquake is made up of the tension failure in the upper part of the fracture zone and the shear failure in the lower part instead of shear sliding failure. A method of locating the fracture surface of slope under earthquake through several ways is provided，which is an accurate foundation for dynamic stability analysis of slopes. Key words：slope engineering；earthquake；failure mechanism；fracture surface；dynamic finite difference method
本文采用以下方法进行地震边坡的破坏机制分
析：施加地震荷载进行 FLAC 动力分析，采用式(1)，
(2)逐渐降低边坡或者软弱结构面上的强度参数，直
到获得地震边坡的破裂面，以分析破裂面性质与位
置。
2.2 动力边坡破坏条件探讨
目前，静力条件下边坡破坏 3 个条件：以塑性
区或者等效塑性应变从坡脚到坡顶贯通作为边坡整
标志[14]。本文进行边坡动力失稳破坏分析时，认为
也可以从这 3 方面综合判断破坏是否处于破坏状
态：首先看破裂面是否贯通，然后看潜在滑体位移
是否突然增大，但考虑到边坡在地震作用下处于振
动状态，地震荷载是变化的，因而位移也会随之发
生突变，所以与静力问题不同，单凭位移突变尚难
以判断破坏，还必须考虑计算中力和位移是否收敛。
收稿日期：2009–04–20；修回日期：2009–06–09 基金项目：成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金资助项目(GZ2009–14) 作者简介：郑颖人(1933–)，男，1956 年毕业于北京石油学院石油储运专业，现任中国工程院院士、博士生导师，主要从事岩土力学、岩土工程与地 下工程方面的教学与研究工作。E-mail：cqdzzx@