边坡地震响应数值模拟中最优边界范围研究
Research on Boundary Range in Seismic Response Simulation of Slope
- 防灾减灾工程学报 2022年42卷第1期 页码：34-41
- 作者机构：
1.河北地质大学城市地质与工程学院， 河北 石家庄 050031
2.河北省战略性关键矿产资源重点实验室， 河北地质大学，河北 石家庄 050031
3.中国地震局地球物理研究所，北京100081
4.北京工业大学城市建设学部，北京 100124
- 作者简介：
张江伟（1988—），男，副教授，博士。主要从事岩土地震工程研究。E-mail：zjwok1988@sina.com
周爱红（1976—），女，教授，博士。主要从事岩土地震工程研究。E-mail：sensiblecall@163.com
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51908176;51639006);国家重点研发计划(2019YFC1509400);河北省自然科学基金项目(E2019403153)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210115002
中图分类号： TU311.3;TU352.1-
纸质出版：2022-02-28
- 稿件说明：
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张江伟,周爱红,迟明杰等.边坡地震响应数值模拟中最优边界范围研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(01):34-41.
ZHANG Jiangwei,ZHOU Aihong,CHI Mingjie,et al.Research on Boundary Range in Seismic Response Simulation of Slope[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(01):34-41.
张江伟,周爱红,迟明杰等.边坡地震响应数值模拟中最优边界范围研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(01):34-41. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210115002.
ZHANG Jiangwei,ZHOU Aihong,CHI Mingjie,et al.Research on Boundary Range in Seismic Response Simulation of Slope[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(01):34-41. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210115002.
摘要
在边坡地震响应数值模拟中，科学合理地选取边坡计算模型的边界范围是决定模拟结果准确性的关键因素之一。基于有限元数值模拟方法，分别建立了边坡前缘和后缘两组边界尺寸不同的概化模型，选取了两条不同特性的实际地震动记录作为输入，计算了各边坡模型的动力响应，探索了边坡前缘和后缘尺寸的影响规律，验证了远置边界在边坡地震稳定性分析中的可用性。结果表明：（1）在边坡地震响应数值模拟中，边坡模型的前缘尺寸应至少设定为坡高的2倍、后缘尺寸应至少设定为坡高的4倍，才能避免边界的地震波反射叠加效应，以便得到更为准确的模拟结果；（2）设置黏弹性边界和远置边界工况下得到的边坡地震安全系数相差0.02，说明合理的远置边界可以运用到边坡地震稳定性分析当中。
Abstract
In numerical simulation of seismic response of slopes， setting a scientific and reasonable boundary dimension of slope models is one of the key factors to ensure the accuracy of the simulation results. Based on the finite element numerical simulation method， two groups of generalized model with different sizes of the leading edge and trailing edge slope were established， the actual ground motion records were selected as the inputting loads， and the dynamic response of the slope was calculated to explore the reasonable dimension of the leading edge and the trailing edge. Also， the availability of the remote boundary in slope seismic stability analysis is verified. The results show that： （1） In the seismic responses study of slopes using numerical simulation， the leading edge size of the slope model should be set at least two times of the slope height to avoid seismic reflection superimposed effect， and the trailing edge size should be set at least four times of the slope height. Only in this way the simulation results would be more accurate. （2） The difference of the slope seismic safety coefficient obtained by setting the viscoelastic boundary and remote boundary is 0.02， which is shown that the reasonable remote boundary can be applied to the analysis of slope seismic stability.
关键词
Keywords
references
Lysmer J ， Kulemeyer R L ． Finite dynamic model for infinite media ［J］. Journal of Engineering Mechanics Division， ASCE ， 1969 ， 95 （ 4 ）： 759 - 877 .
Smith W D ． A non-reflecting plane boundary for wave propagation problems ［J］． Journal of Computational Physics ， 1974 ， 15 ： 492 - 503 .
Clayton R ， Engquist B . Absorbing boundary condition for acoustic and elastic wave equations ［J］． Bulletin of the Seismological Society of America ， 1977 ， 67 （ 6 ）： 1529 - 1540 .
Clayton R ， Engquist B ． Absorbing boundary conditions for wave‑equation migration ［J］． Geophysics ， 1980 ， 45 （ 5 ）： 895 - 904 .
廖振鹏 ， 黄孔亮 ， 杨柏坡 ， 等 ． 暂态波透射边界 ［J］． 中国科学 ， 1984 ， 27 （ 6 ）： 556 - 564 .
Liao Z P ， Huang K L ， Yang B P ， et a1 ． Transientwave transmission boundary ［J］． Scientia Sinica ， 1984 ， 27 （ 6 ）： 556 - 564 ． （in Chinese）
Alterman Z S ， Karal F C J ． Propagation of elastic waves in layered media by finite-difference methods ［J］． Bulletin of the Seismological Society of America ， 1968 ， 58 ： 367 - 398 .
胡聿贤 . 地震工程学 ［M］. 第二版 . 北京 ： 地震出版社 ， 2006 ： 132 - 144 .
Hu Y X . Earthquake engineering ［M］. Second Edition . Beijing ： Seismological Press ， 2006 ： 132 - 144 . （in Chinese）
刘晶波 ， 杜修力 . 结构动力学 ［M］. 北京 ： 机械工业出版社 ， 2004 ： 98 - 104 .
Liu J B ， Du X L . Structural dynamics ［M］. Beijing ： Mechanical Industry Press ， 2004 ： 98 - 104 . （in Chinese）
工程地质手册编委会 . 工程地质手册（第四版） ［M］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2006 ： 22 - 28 .
Editorial board of engineering geology manual . Engineering geology manual （4th Edition） ［M］. Beijing ： China Construction Industry Press ， 2006 ： 22 - 28 . （in Chinese）
李小军 ， 廖振鹏 ． 时域局部透射边界的计算飘移失稳 ［J］. 力学学报 ， 1996 ， 28 （ 5 ）： 627 - 632 .
Li X J ， Liao Z P . The drift instability of local transmitting boundary in time domain ［J］. Acta Mechanica Sinica ， 1996 ， 28 （ 5 ）： 627 - 632 . （in Chinese）
章小龙 ， 李小军 ， 陈国兴 ， 等 . 黏弹性人工边界等效荷载计算的改进方法 ［J］. 力学学报 ， 2016 ， 48 （ 5 ）： 1126 - 1135 .
Zhang X L ， Li X J ， Chen G X ， et al . An improved method of the calculation of equivalent nodal forces in viscous-elastic artificial boundary ［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics ， 2016 ， 48 （ 5 ）： 1126 - 1135 . （in Chinese）
戚玉亮 ， 大塚久哲 . ABAQUS动力无限元人工边界研究 ［J］. 岩土力学 ， 2014 ， 35 （ 10 ）： 3007 - 3013 .
Qi Y L ， Hisanori Otsuka . Study of ABAQUS dynamic infinite element artificial boundary ［J］. Rock and soil mechanics ， 2014 ， 35 （ 10 ）： 3007 - 3013 . （in Chinese）
刘晶波 ， 谷音 ， 杜义欣 ． 一致黏弹性人工边界及黏弹性边界单元 ［J］． 岩土工程学报 ， 2006 ， 28 （ 9 ）： 1070 - 1075 ．
Liu J B ， Gu Y ， Du Y X . Consistent viscous-spring artificial boundary and viscous-spring boundary element ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2006 ， 28 （ 9 ）： 1070 - 1075 . （in Chinese）
潘旦光 ， 楼梦麟 ， 董聪 . 土层地震行波反应分析中侧向人工边界的影响 ［J］. 岩土工程学报 ， 2005 ， 27 （ 3 ）： 308 - 312 .
Pan D G ， Lou M L ， Dong C . Effect of vertical artificial boundary on seismic response of soil layer under traveling wave excitations ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2005 ， 27 （ 3 ）： 308 - 312 ． （in Chinese）
Zheng H ， Liu D F ， Li C G . On the assessment of failure in slope stability analysis by the finite element method ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2008 ， 41 （ 4 ）： 629 - 639 .
年廷凯 ， 刘凯 ， 黄润秋 ， 等 . 地震作用下锚固土质边坡稳定性解析 ［J］. 岩土工程学报 ， 2016 ， 38 （ 11 ）： 2009 - 2016 .
Nian T K ， Liu K ， Huang R Q ， et al . Solutions for stability of anchored earth slopes subjected to seismic loading ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2016 ， 38 （ 11 ）： 2009 - 2016 . （in Chinese）
郑颖人 ， 赵尚毅 ， 李安洪 ， 等 . 有限元极限分析法及其在边坡中应用 ［M］. 北京 ： 人民交通出版社 ， 2011 ： 205 - 224 .
Zheng Y R ， Zhao S Y ， Li A H ， et al . FEM limit analysis and its application in slope engineering ［M］. Beijing ： China Communications Press ， 2011 ： 205 - 224 . （in Chinese）
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