CN114036794B - 一种海底斜坡震后稳定性分析方法 - Google Patents

一种海底斜坡震后稳定性分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114036794B
CN114036794B CN202111337741.5A CN202111337741A CN114036794B CN 114036794 B CN114036794 B CN 114036794B CN 202111337741 A CN202111337741 A CN 202111337741A CN 114036794 B CN114036794 B CN 114036794B
Authority
CN
China
Prior art keywords
slope
earthquake
formula
shear
soil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111337741.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114036794A (zh
Inventor
贾永刚
李正辉
胡聪
朱超祁
薛凉
刘汉露
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ocean University of China filed Critical Ocean University of China
Priority to CN202111337741.5A priority Critical patent/CN114036794B/zh
Publication of CN114036794A publication Critical patent/CN114036794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114036794B publication Critical patent/CN114036794B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种海底斜坡震后稳定性分析方法，具体包括以下步骤：构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程；得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式；推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度；得到滑带永久剪切应变沿海底斜坡分布情况；滑带土强度折减系数分布；确定海底斜坡初始破坏区长度。通过本发明的技术方案，考虑了遭受地震作用后，滑带土强度的不均匀折减的实际情况，更加合理；滑带土实际初始强度分布；通过海底斜坡地震动力响应计算得出的永久应变值，更具有科学性和合理性。这些优势使得初始破坏区长度和临界值的确定更加准确，从而运用该方法对海底斜坡震后稳定性评价结果更加可靠。

Description

一种海底斜坡震后稳定性分析方法
技术领域
本发明涉及海底斜坡稳定性分析方法领域，特别是一种海底斜坡震后稳定性分析方法。
背景技术
地震是触发海底滑坡的重要因素，海底滑坡严重威胁海底线缆、海洋平台、海上风电等海洋工程设施安全，其释放的巨大能量造成的海啸将会对沿岸居民造成不可估量的生命和财产损失。地震荷载导致海底斜坡产生剪切变形和超孔隙水压力累计，震后斜坡沉积物抗剪强度降低，从而造成海底斜坡整体失稳。
海底斜坡稳定性评价是海洋工程地质学科重要研究课题。常用的极限平衡法以及近年来新发展的剪切带扩展法均被用于海底斜坡震后稳定性评价。但极限平衡法不能解释为什么在海底滑坡中存在剪切应力小于抗剪强度的区域同样发生破坏的现象。剪切带扩展法克服了极限平衡法的局限性，其依据潜在滑带中剪切应力与滑带土的抗剪强度和残余强度的大小，将滑带分为三个区域，分别是初始破坏区（剪切应力超过抗剪强度）、拟稳定区（剪切应力介于抗剪强度和残余强度之间）、稳定区（剪切应力小于残余强度），该方法认为当海底斜坡初始破坏区长度超过某一临界值时，剪切带将贯穿整个拟稳定区，最终导致海底斜坡失稳。
该方法能否准确评价震后海底斜坡稳定性取决于初始破坏区长度和临界值的精准确定。然而，目前在运用剪切带扩展法评价震后海底斜坡稳定性时，存在以下不足：
一是认为海底斜坡在遭受地震荷载作用后，斜坡潜在滑带中不同部位土的抗剪强度折减程度相同，使用同一强度折减系数对不同部位土抗剪强度进行折减，而实际上斜坡不同部位土抗剪强度折减程度差异较大；
二是潜在滑带土强度折减系数通常是根据地震波最大加速度经验性确定，非常依赖经验，缺乏可靠科学依据；
三是没有考虑海底斜坡不同部位沉积物抗剪强度差异，即没有考虑坡度引起的剪切应力对沉积物固结过程的影响，沉积物在剪切应力作用下固结，其抗剪强度会有一定提升。
这些问题将对初始破坏区长度和临界值的确定造成显著误差，从而导致运用该方法对海底斜坡震后稳定性评价失准。
发明内容
针对现有技术不足，提出一种海底斜坡震后稳定性分析方法，更加符合实际情况，是一种准确可行的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种海底斜坡震后稳定性分析方法，其特征在于,具体包括以下步骤：
S1：构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程如下
Figure 89932DEST_PATH_IMAGE001
式（1）；
S2：将利用有限差分法，将步骤S1中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离散，得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式如下：
Figure 741493DEST_PATH_IMAGE002
式（2），式（2）中
Figure 317968DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 447598DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 793128DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 163061DEST_PATH_IMAGE006
；
S3：采用SIMPPLE DSS模型描述剪切带土动力学本构关系，并获取该模型参数；
S4：考虑地震作用后滑带土强度不均匀折减的实际情况，推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 961253DEST_PATH_IMAGE007
值计算公式；
S5：根据地球物理探测资料，识别海底斜坡潜在滑带厚度h1以及潜在滑体厚度h，根据海底斜坡几何形态利用以下函数进行拟合，如得到拟合参数H、
Figure 894574DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 360190DEST_PATH_IMAGE009
式（3）
式（3）中H为海底滑坡半坡高；
Figure 87975DEST_PATH_IMAGE008
为海底斜坡最陡处坡度。
S6：获取计算所需的海底斜坡潜在滑带和滑体土的力学参数；
S7：选取拟研究的地震时程曲线，并将该地震时程数据文件保存为txt格式；
S8：利用MATLAB软件编写程序，输入计算参数值，读取地震时程数据；
S9：计算边界点地震动力响应；
S10：将边界点地震动力响应计算结果作为边界条件，计算海底斜坡地震动力响应，得到滑带永久剪切应变沿海底斜坡分布情况；
S11：计算地震发生前，海底斜坡潜在滑带中初始剪切应力比分布
Figure 639042DEST_PATH_IMAGE010
，根据下式：：
Figure 110474DEST_PATH_IMAGE011
式（4）
Figure 181330DEST_PATH_IMAGE012
为潜在滑带中重力引起的剪切应力，可表示为
Figure 345595DEST_PATH_IMAGE013
，式中
Figure 383958DEST_PATH_IMAGE014
为坡度；
Figure 393502DEST_PATH_IMAGE015
为潜在滑带中土的抗剪强度；
Figure 568132DEST_PATH_IMAGE016
为潜在滑带中土的残余强度。
S12：预测地震作用后，滑带土强度折减系数分布
Figure 700036DEST_PATH_IMAGE017
。
S13：计算地震发生后，海底斜坡潜在滑带中剪切应力比分布
Figure 163378DEST_PATH_IMAGE018
，确定海底斜坡初始破坏区长度
Figure 515294DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 810009DEST_PATH_IMAGE018
可表示为：
Figure 316077DEST_PATH_IMAGE020
式（5）
斜坡潜在剪切带中
Figure 63453DEST_PATH_IMAGE021
的区域即为初始破坏区，确定其长度
Figure 680379DEST_PATH_IMAGE019
。
S14：判断海底斜坡是否失稳及破坏类型。
作为优选方案，步骤S1的具体推导过程如下：在地震前，海底斜坡处于静止状态，斜坡单元受力状态满足力矩平衡原理，
Figure 829601DEST_PATH_IMAGE022
为海底斜坡初始静止侧压力；
Figure 506570DEST_PATH_IMAGE012
为静止剪切应力；
Figure 491975DEST_PATH_IMAGE023
为斜坡曲率半径；
Figure 647012DEST_PATH_IMAGE024
为剪切带长度；
Figure 916320DEST_PATH_IMAGE014
为斜坡倾角；
Figure 560928DEST_PATH_IMAGE025
为滑体垂直厚度，并满足
Figure 220579DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 241625DEST_PATH_IMAGE027
为滑体浮重度，计算式如式（6）所示。
Figure 37543DEST_PATH_IMAGE028
式（6）
在地震过程中，海底斜坡运动满足角动量守恒原理，
Figure 869363DEST_PATH_IMAGE029
为地震作用增加的侧压力；
Figure 16311DEST_PATH_IMAGE030
为地震中剪切带内动剪切应力；
Figure 841048DEST_PATH_IMAGE031
为地震加速度；
Figure 757051DEST_PATH_IMAGE032
为滑体相对基岩的位移；
Figure 743461DEST_PATH_IMAGE033
式（7）
Figure 174443DEST_PATH_IMAGE034
为角动量变化率，可表示为：
Figure 474974DEST_PATH_IMAGE035
式（8）
假设地震作用过程中，滑体单元间压缩和拉伸满足胡克定律，
Figure 324113DEST_PATH_IMAGE036
可表示为：
Figure 419108DEST_PATH_IMAGE037
式（9）
Figure 602964DEST_PATH_IMAGE038
为滑体侧压缩模量；
由于海底滑坡角度一般较小，因此满足下式：
Figure 972766DEST_PATH_IMAGE039
式（10）
将式（7）减式（6），并将式（8）至式（10）代入，可得步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的式（1）；
步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的边界条件为：
Figure 597782DEST_PATH_IMAGE040
式（11）
式（7）中
Figure 191574DEST_PATH_IMAGE041
表示坐标
Figure 534831DEST_PATH_IMAGE042
处，在
Figure 505061DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的位移；
Figure 250163DEST_PATH_IMAGE044
表示坐标
Figure 218119DEST_PATH_IMAGE042
处，在
Figure 858792DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的加速度；
Figure 304816DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 966742DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 840020DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure 220186DEST_PATH_IMAGE048
为海底斜坡水平长度,
Figure 469902DEST_PATH_IMAGE049
为设定的距离步长；
Figure 189596DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 296092DEST_PATH_IMAGE051
为地震持续时长,
Figure 101237DEST_PATH_IMAGE052
为设定的时间步长；
Figure 702114DEST_PATH_IMAGE053
为边界点处在
Figure 276315DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的位移，由于海底斜坡在边界处坡度非常平缓，可认为近似水平，可由水平地震响应计算得到。
进一步地，步骤S2中的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式是通过利用有限差分法，结合式（11）得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式。
作为优选方案，步骤S3中所述SIMPPLE DSS模型为基于有效应力原理的土动力本构模型，能考虑初始剪切应力比对沉积物土动力学性质的影响，能够描述循环加载过程中塑性剪切应变和超孔隙水压力累积过程，所述SIMPPLE DSS模型共含有7个参数，分别为
Figure 756975DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 846153DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 437672DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 928696DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 314678DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 156732DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 286362DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 835155DEST_PATH_IMAGE054
为控制灵敏度，
Figure 470667DEST_PATH_IMAGE055
为控制不排水强度，
Figure 472121DEST_PATH_IMAGE056
为描述有效应力包络线,
Figure 467759DEST_PATH_IMAGE057
为控制小应变剪切模量，
Figure 605479DEST_PATH_IMAGE058
为控制单调剪切应力-应变曲线，
Figure 864422DEST_PATH_IMAGE014
为控制循环加载有效应力路径，
Figure 415489DEST_PATH_IMAGE059
为控制循环加载剪切刚度。
作为优选方案，步骤S4的具体推导过程如下：在遭受地震后，在海底斜坡潜在滑带
Figure 886922DEST_PATH_IMAGE060
范围内产生初始破坏区，其长度
Figure 207045DEST_PATH_IMAGE061
，该初始破坏区能进一步向两端分别扩展长度dl1和dl2区域，需满足能量守恒定理，如下：
Figure 371310DEST_PATH_IMAGE062
式（12）
式中
Figure 894826DEST_PATH_IMAGE063
为初始破坏区下滑过程中重力势能做功；
Figure 435529DEST_PATH_IMAGE064
为下滑过程中转化为滑体土的弹性势能；
Figure 813420DEST_PATH_IMAGE065
为下滑过程中克服滑带土残余强度
Figure 945325DEST_PATH_IMAGE016
所需做的功；
Figure 408667DEST_PATH_IMAGE066
为下滑过程中克服滑带土超过残余强度部分阻力所需做的功；
式（12）中
Figure 284219DEST_PATH_IMAGE067
式（13）
Figure 782196DEST_PATH_IMAGE068
式（14）
Figure 22685DEST_PATH_IMAGE069
式（15）
Figure 35640DEST_PATH_IMAGE070
式（16）
式（16）中
Figure 652566DEST_PATH_IMAGE071
式（17）
Figure 555450DEST_PATH_IMAGE072
式（18）
Figure 232419DEST_PATH_IMAGE073
为海底斜坡几何形态函数；
Figure 670354DEST_PATH_IMAGE074
为滑体浮重度；h为滑体厚度；h1为滑体厚度；
Figure 887708DEST_PATH_IMAGE075
为初始破坏区下滑切线位移增量；
Figure 94699DEST_PATH_IMAGE016
为滑带土残余强度；
Figure 739307DEST_PATH_IMAGE015
为滑带土抗剪强度；
Figure 398958DEST_PATH_IMAGE076
为滑带土遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用后强度折减系数；
Figure 623266DEST_PATH_IMAGE077
为滑带土灵敏度，可表示为
Figure 747080DEST_PATH_IMAGE078
；
Figure 765852DEST_PATH_IMAGE079
为遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用后滑带土剪切至残余强度对应的剪切应变；
Figure 725848DEST_PATH_IMAGE010
为地震前滑带土剪切应力比；
Figure 222689DEST_PATH_IMAGE010
为震后滑带土剪切应力比。
将式（13）—（18）带入式（12）中得到考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 404272DEST_PATH_IMAGE007
表示如下：
Figure 656261DEST_PATH_IMAGE080
式（19）
其中
Figure 290505DEST_PATH_IMAGE081
式（20）
Figure 653353DEST_PATH_IMAGE082
为初始破坏区平均坡度,满足
Figure 423863DEST_PATH_IMAGE083
；
Figure 846754DEST_PATH_IMAGE084
为滑体压缩模量；
Figure 233873DEST_PATH_IMAGE085
为滑体回弹模量。
作为优选方案，步骤S6中，根据现场地质取样和实验室土工测试，获取滑体浮重度
Figure 72516DEST_PATH_IMAGE074
，滑带土残余剪切应力
Figure 776161DEST_PATH_IMAGE016
，遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用前滑带土峰值剪切应力
Figure 307637DEST_PATH_IMAGE015
，以及遭受上述地质作用后滑带土剪切至残余强度所对应的剪切应变
Figure 447631DEST_PATH_IMAGE079
，滑体压缩模量
Figure 417861DEST_PATH_IMAGE084
；滑体回弹模量
Figure 162963DEST_PATH_IMAGE085
。
进一步地，步骤S8中所述MATLAB软件编写程序过程为：假设在第 k个时间步内剪切带中动剪切应力保持不变，即为
Figure 927657DEST_PATH_IMAGE043
时动剪切应力
Figure 758210DEST_PATH_IMAGE086
；下一时步内的动剪切应力
Figure 751704DEST_PATH_IMAGE087
可根据步骤S2中的式（2）计算得到的位移和土动力学本构方程计算得到；将重复该过程直至地震结束，即计算得到海底斜坡地震动力响应过程。
作为优选方案，步骤S9中，通过设置
Figure 882472DEST_PATH_IMAGE088
，即可得到边界点地震响应
Figure 755750DEST_PATH_IMAGE053
。
作为优选方案，步骤S12中，震后滑带土强度折减系数分布
Figure 135915DEST_PATH_IMAGE017
可如下预测：若由步骤S10计算得到的震后滑带土永久剪切应变值，未超过滑带土震前剪切峰值强度
Figure 120052DEST_PATH_IMAGE089
对应的剪切应变值，则震后滑带土剪切依旧为
Figure 902063DEST_PATH_IMAGE089
；若震后滑带土永久剪切应变值，超过滑带土震前剪切峰值强度对应的剪切应变值，那么震后滑带土剪切强度可取为震前滑带土单调剪切应力-应变曲线对应于震后滑带土永久剪切应变值对应的剪切应力值。
作为优选方案，步骤S14中，利用步骤S1推导的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度值计算公式，计算得到该临界值，与步骤S4确定的初始破坏区长度比较，若
Figure 211822DEST_PATH_IMAGE090
则海底斜坡失稳，若
Figure 16967DEST_PATH_IMAGE091
则海底斜坡局部破坏，若
Figure 867111DEST_PATH_IMAGE092
则海底斜坡稳定。
与现有技术相比，本发明提出了一种海底斜坡地震作用下稳定性评价方法对震后海底斜坡稳定性进行评判。利用这种方法可以考虑海底斜坡潜在滑带土强度实际分布情况，并且还考虑了海底斜坡遭受地震作用后，滑带土强度的不均匀折减的实际情况，相比现有技术采用的强度均匀折减更加合理，此外通过海底斜坡地震动力响应计算得出的永久应变值，得到震后不同部位滑带土强度折减系数，相比现有技术认为经验确定强度这件系数更具有科学性和合理性。这些优势使得初始破坏区长度和临界值的确定更加准确，从而运用该方法对海底斜坡震后稳定性评价结果更加可靠。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的海底斜坡几何模型图；
图2为本发明海底曲面坡地震动力响应计算方法的滑体单元受力分析图；
图3为本发明海底曲面坡地震动力响应计算方法的地震时程曲线图（Coyoto地震）；
图4为本发明海底曲面坡地震动力响应计算方法的边界点地震动力响应；
图5为
Figure 441312DEST_PATH_IMAGE089
沿滑带土分布图；
图6为
Figure 466512DEST_PATH_IMAGE093
沿滑带土分布图；
图7为
Figure 493374DEST_PATH_IMAGE079
沿滑带土分布图；
图8为计算得到震前海底斜坡滑带剪切应力比分布
Figure 350471DEST_PATH_IMAGE010
；
图9为获取折减系数
Figure 841496DEST_PATH_IMAGE017
沿滑带分布情况
图10为计算得到震后海底斜坡滑带剪切应力比分布
Figure 227478DEST_PATH_IMAGE018
图11为计算得到震后海底斜坡滑带永久剪切应变分布。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图11对本发明的实施例的海底斜坡地震作用下稳定性评价方法进行具体说明。
如图1至图11所示，本发明提出了1.一种海底斜坡震后稳定性分析方法，具体包括以下步骤：
S1：构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程如下
Figure 69532DEST_PATH_IMAGE001
式（1）；
步骤S1的具体推导过程如下：在地震前，海底斜坡处于静止状态，斜坡单元受力状态满足力矩平衡原理，
Figure 199162DEST_PATH_IMAGE022
为海底斜坡初始静止侧压力；
Figure 544692DEST_PATH_IMAGE012
为静止剪切应力；
Figure 632734DEST_PATH_IMAGE023
为斜坡曲率半径；
Figure 634188DEST_PATH_IMAGE024
为剪切带长度；
Figure 114979DEST_PATH_IMAGE014
为斜坡倾角；
Figure 518279DEST_PATH_IMAGE025
为滑体垂直厚度，并满足
Figure 777222DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 62710DEST_PATH_IMAGE027
为滑体浮重度，计算式如式（6）所示。
Figure 799721DEST_PATH_IMAGE028
式（6）
在地震过程中，海底斜坡运动满足角动量守恒原理，
Figure 119844DEST_PATH_IMAGE029
为地震作用增加的侧压力；
Figure 18530DEST_PATH_IMAGE030
为地震中剪切带内动剪切应力；
Figure 56893DEST_PATH_IMAGE031
为地震加速度；
Figure 332017DEST_PATH_IMAGE032
为滑体相对基岩的位移；
Figure 709909DEST_PATH_IMAGE033
式（7）
Figure 858124DEST_PATH_IMAGE034
为角动量变化率，可表示为：
Figure 55888DEST_PATH_IMAGE035
式（8）
假设地震作用过程中，滑体单元间压缩和拉伸满足胡克定律，
Figure 197019DEST_PATH_IMAGE036
可表示为：
Figure 694996DEST_PATH_IMAGE037
式（9）
Figure 935485DEST_PATH_IMAGE038
为滑体侧压缩模量；
由于海底滑坡角度一般较小，因此满足下式：
Figure 948440DEST_PATH_IMAGE039
式（10）
将式（7）减式（6），并将式（8）至式（10）代入，可得步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的式（1）；
步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的边界条件为：
Figure 565366DEST_PATH_IMAGE040
式（11）
式（7）中
Figure 714588DEST_PATH_IMAGE041
表示坐标
Figure 125978DEST_PATH_IMAGE042
处，在
Figure 111382DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的位移；
Figure 797579DEST_PATH_IMAGE044
表示坐标
Figure 738990DEST_PATH_IMAGE042
处，在
Figure 649177DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的加速度；
Figure 308828DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 329874DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 656950DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure 675722DEST_PATH_IMAGE048
为海底斜坡水平长度,
Figure 619407DEST_PATH_IMAGE049
为设定的距离步长；
Figure 381827DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 938028DEST_PATH_IMAGE051
为地震持续时长,
Figure 127701DEST_PATH_IMAGE052
为设定的时间步长；
Figure 27524DEST_PATH_IMAGE053
为边界点处在
Figure 390372DEST_PATH_IMAGE043
时刻滑体相对基底的位移，由于海底斜坡在边界处坡度非常平缓，可认为近似水平，可由水平地震响应计算得到。
S2：将利用有限差分法，将步骤S1中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离散，得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式如下：
Figure 160882DEST_PATH_IMAGE002
式（2），式（2）中
Figure 583773DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 439733DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 809535DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 762447DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤S2中的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式是通过利用有限差分法，结合式（11）得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式。
S3：采用SIMPPLE DSS模型描述剪切带土动力学本构关系，并获取该模型参数；步骤S3中所述SIMPPLE DSS模型为基于有效应力原理的土动力本构模型，能考虑初始剪切应力比对沉积物土动力学性质的影响，能够描述循环加载过程中塑性剪切应变和超孔隙水压力累积过程，所述SIMPPLE DSS模型共含有7个参数，分别为
Figure 293923DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 450229DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 92563DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 103244DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 867938DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 698490DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 206832DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 72020DEST_PATH_IMAGE054
为控制灵敏度，
Figure 7615DEST_PATH_IMAGE055
为控制不排水强度，
Figure 59885DEST_PATH_IMAGE056
为描述有效应力包络线,
Figure 575180DEST_PATH_IMAGE057
为控制小应变剪切模量，
Figure 107923DEST_PATH_IMAGE058
为控制单调剪切应力-应变曲线，
Figure 152103DEST_PATH_IMAGE014
为控制循环加载有效应力路径，
Figure 753985DEST_PATH_IMAGE059
为控制循环加载剪切刚度。
S4：考虑地震作用后滑带土强度不均匀折减的实际情况，推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 541813DEST_PATH_IMAGE007
值计算公式；步骤S4的具体推导过程如下：在遭受地震后，在海底斜坡潜在滑带
Figure 381593DEST_PATH_IMAGE060
范围内产生初始破坏区，其长度
Figure 658990DEST_PATH_IMAGE061
，该初始破坏区能进一步向两端分别扩展长度dl1和dl2区域，需满足能量守恒定理，如下：
Figure 951431DEST_PATH_IMAGE062
式（12）
式中
Figure 339687DEST_PATH_IMAGE063
为初始破坏区下滑过程中重力势能做功；
Figure 33974DEST_PATH_IMAGE064
为下滑过程中转化为滑体土的弹性势能；
Figure 233005DEST_PATH_IMAGE065
为下滑过程中克服滑带土残余强度
Figure 12742DEST_PATH_IMAGE016
所需做的功；为下滑过程中克服滑带土超过残余强度部分阻力所需做的功；
式（12）中
Figure 142372DEST_PATH_IMAGE067
式（13）
Figure 753482DEST_PATH_IMAGE068
式（14）
Figure 310366DEST_PATH_IMAGE069
式（15）
Figure 374137DEST_PATH_IMAGE070
式（16）
式（16）中
Figure 573037DEST_PATH_IMAGE071
式（17）
Figure 976336DEST_PATH_IMAGE072
式（18）
Figure 766438DEST_PATH_IMAGE073
为海底斜坡几何形态函数；
Figure 255188DEST_PATH_IMAGE074
为滑体浮重度；h为滑体厚度；h1为滑体厚度；
Figure 257779DEST_PATH_IMAGE075
为初始破坏区下滑切线位移增量；
Figure 325705DEST_PATH_IMAGE016
为滑带土残余强度；
Figure 224390DEST_PATH_IMAGE015
为滑带土抗剪强度；
Figure 262754DEST_PATH_IMAGE076
为滑带土遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用后强度折减系数；
Figure 537877DEST_PATH_IMAGE077
为滑带土灵敏度，可表示为
Figure 712506DEST_PATH_IMAGE078
；
Figure 313252DEST_PATH_IMAGE079
为遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用后滑带土剪切至残余强度对应的剪切应变；
Figure 511015DEST_PATH_IMAGE010
为地震前滑带土剪切应力比；
Figure 652147DEST_PATH_IMAGE010
为震后滑带土剪切应力比。
将式（13）—（18）带入式（12）中得到考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 618966DEST_PATH_IMAGE007
表示如下：
Figure 390612DEST_PATH_IMAGE080
式（19）
其中
Figure 888721DEST_PATH_IMAGE081
式（20）
Figure 505647DEST_PATH_IMAGE082
为初始破坏区平均坡度,满足
Figure 654869DEST_PATH_IMAGE083
；
Figure 597417DEST_PATH_IMAGE084
为滑体压缩模量；
Figure 769772DEST_PATH_IMAGE085
为滑体回弹模量。
S5：根据地球物理探测资料，识别海底斜坡潜在滑带厚度h1以及潜在滑体厚度h，根据海底斜坡几何形态利用以下函数进行拟合，如得到拟合参数H、
Figure 252706DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 194117DEST_PATH_IMAGE009
式（3）
式（3）中H为海底滑坡半坡高；
Figure 104305DEST_PATH_IMAGE008
为海底斜坡最陡处坡度。
S6：获取计算所需的海底斜坡潜在滑带和滑体土的力学参数；步骤S6中，根据现场地质取样和实验室土工测试，获取滑体浮重度
Figure 763956DEST_PATH_IMAGE074
，滑带土残余剪切应力
Figure 535734DEST_PATH_IMAGE016
，遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用前滑带土峰值剪切应力
Figure 862810DEST_PATH_IMAGE015
，以及遭受上述地质作用后滑带土剪切至残余强度所对应的剪切应变
Figure 616003DEST_PATH_IMAGE079
，滑体压缩模量
Figure 825267DEST_PATH_IMAGE084
；滑体回弹模量
Figure 587687DEST_PATH_IMAGE085
。
S7：选取拟研究的地震时程曲线，并将该地震时程数据文件保存为txt格式；
S8：利用MATLAB软件编写程序，输入计算参数值，读取地震时程数据；步骤S8中所述MATLAB软件编写程序过程为：假设在第 k个时间步内剪切带中动剪切应力保持不变，即为
Figure 769269DEST_PATH_IMAGE043
时动剪切应力
Figure 21259DEST_PATH_IMAGE086
；下一时步内的动剪切应力
Figure 389924DEST_PATH_IMAGE087
可根据步骤S2中的式（2）计算得到的位移和土动力学本构方程计算得到；将重复该过程直至地震结束，即计算得到海底斜坡地震动力响应过程。
S9：计算边界点地震动力响应；步骤S9中，通过设置
Figure 752772DEST_PATH_IMAGE088
，即可得到边界点地震响应
Figure 788861DEST_PATH_IMAGE053
。
S10：将边界点地震动力响应计算结果作为边界条件，计算海底斜坡地震动力响应，得到滑带永久剪切应变沿海底斜坡分布情况；
S11：计算地震发生前，海底斜坡潜在滑带中初始剪切应力比分布
Figure 415014DEST_PATH_IMAGE010
，根据下式：：
Figure 84024DEST_PATH_IMAGE011
式（4）
Figure 188246DEST_PATH_IMAGE012
为潜在滑带中重力引起的剪切应力，可表示为
Figure 141159DEST_PATH_IMAGE013
，式中
Figure 938214DEST_PATH_IMAGE014
为坡度；
Figure 281470DEST_PATH_IMAGE015
为潜在滑带中土的抗剪强度；
Figure 986121DEST_PATH_IMAGE016
为潜在滑带中土的残余强度。
S12：预测地震作用后，滑带土强度折减系数分布
Figure 731223DEST_PATH_IMAGE017
。步骤S12中，震后滑带土强度折减系数分布
Figure 495917DEST_PATH_IMAGE017
可如下预测：若由步骤S10计算得到的震后滑带土永久剪切应变值，未超过滑带土震前剪切峰值强度
Figure 592049DEST_PATH_IMAGE089
对应的剪切应变值，则震后滑带土剪切依旧为
Figure 38074DEST_PATH_IMAGE089
；若震后滑带土永久剪切应变值，超过滑带土震前剪切峰值强度对应的剪切应变值，那么震后滑带土剪切强度可取为震前滑带土单调剪切应力-应变曲线对应于震后滑带土永久剪切应变值对应的剪切应力值。
S13：计算地震发生后，海底斜坡潜在滑带中剪切应力比分布
Figure 453661DEST_PATH_IMAGE018
，确定海底斜坡初始破坏区长度
Figure 326939DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 707105DEST_PATH_IMAGE018
可表示为：
Figure 222400DEST_PATH_IMAGE020
式（5）
斜坡潜在剪切带中
Figure 676515DEST_PATH_IMAGE021
的区域即为初始破坏区，确定其长度
Figure 783012DEST_PATH_IMAGE019
。
S14：判断海底斜坡是否失稳及破坏类型。
步骤S14中，利用步骤S4推导的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度值计算公式，计算得到该临界值，与步骤S13确定的初始破坏区长度比较，若
Figure 588157DEST_PATH_IMAGE090
则海底斜坡失稳，若
Figure 641563DEST_PATH_IMAGE091
则海底斜坡局部破坏，若
Figure 278081DEST_PATH_IMAGE092
则海底斜坡稳定。
以某海底滑坡斜坡为例：
步骤S1：构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程
Figure 493162DEST_PATH_IMAGE094
步骤S2：将利用有限差分法，将步骤S1中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离散，得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式如下：
Figure 598652DEST_PATH_IMAGE095
式中
Figure 924591DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 618878DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 332756DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 846914DEST_PATH_IMAGE006
。
步骤S3：SIMPPLE DSS模型参数如下表；
Figure 38861DEST_PATH_IMAGE096
步骤S4：考虑地震作用后滑带土强度不均匀折减的实际情况，推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 587654DEST_PATH_IMAGE097
值计算公式；
Figure 410116DEST_PATH_IMAGE098
步骤S5：该海底滑坡几何模型参数如下表
表海底斜坡几何模型参数
Figure 473887DEST_PATH_IMAGE099
步骤S6：根据现场地质调查，海底斜坡滑体和滑带土的力学参数见下表
Figure 407208DEST_PATH_IMAGE100
Figure 623557DEST_PATH_IMAGE101
沿滑带土分布如图5所示，
Figure 351341DEST_PATH_IMAGE102
沿滑带土分布如图6所示，
Figure 902408DEST_PATH_IMAGE103
沿滑带土分布如图7所示。
步骤S7：选取Coyoto地震加速度时程曲线（图4）为拟研究的地震时程曲线，并将该地震时程数据文件保存为txt格式
步骤S8：所述的程序编写思路：假设在第 k个时间步内剪切带中动剪切应力保持不变，即为
Figure 373841DEST_PATH_IMAGE104
时动剪切应力
Figure 693964DEST_PATH_IMAGE105
。下一时步内的动剪切应力
Figure 858229DEST_PATH_IMAGE106
可根据式8计算得到的位移和土动力学本构方程计算得到。这一过程将重复直至地震结束，就可计算得到海底斜坡地震动力响应过程。
步骤S9：计算边界点地震动力响应计算结果见图4；
步骤S10：计算得到的震后海底斜坡滑带永久剪切应变分布结果见图11；
步骤S11：地震发生前，海底斜坡潜在滑带中初始剪切应力比分布
Figure 896592DEST_PATH_IMAGE107
如图8所示；
步骤S12：地震作用后，滑带土强度折减系数分布
Figure 906137DEST_PATH_IMAGE108
如图9所示。
步骤S13：地震作用后，海底斜坡潜在滑带中剪切应力比分布
Figure 549607DEST_PATH_IMAGE109
如图10所示，根据
Figure 432244DEST_PATH_IMAGE110
，计算出
Figure 895586DEST_PATH_IMAGE111
。
步骤S14：利用步骤S4推导的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度值计算公式，计算得到该临界值
Figure 771138DEST_PATH_IMAGE112
，因此该海底斜坡为局部破坏。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海底斜坡震后稳定性分析方法，其特征在于,具体包括以下步骤：
S1：构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程如下
Figure 390411DEST_PATH_IMAGE001
式（1）；
式中
Figure 144741DEST_PATH_IMAGE002
为地震加速度；
Figure 616174DEST_PATH_IMAGE003
为滑体相对基岩的位移，
Figure 857668DEST_PATH_IMAGE004
为潜在滑带中重力引起的剪切应力，
Figure 225195DEST_PATH_IMAGE005
为地震中剪切带内动剪切应力，
Figure 935662DEST_PATH_IMAGE006
为斜坡倾角，
Figure 945207DEST_PATH_IMAGE007
为滑体垂直厚度,
Figure 588678DEST_PATH_IMAGE008
为滑体侧压缩模量；
S2：将利用有限差分法，将步骤S1中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离散，得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式如下：
Figure 408997DEST_PATH_IMAGE009
式（2），式（2）中
Figure 75602DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 888837DEST_PATH_IMAGE011
；
Figure 652394DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 361724DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure 296051DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 647398DEST_PATH_IMAGE015
为海底斜坡水平长度,
Figure 265461DEST_PATH_IMAGE016
为设定的距离步长；
Figure 145692DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 52468DEST_PATH_IMAGE018
为地震持续时长,
Figure 955309DEST_PATH_IMAGE019
为设定的时间步长；
S3：采用SIMPPLE DSS模型描述剪切带土动力学本构关系，并获取该模型参数；
S4：考虑地震作用后滑带土强度不均匀折减的实际情况，推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 427878DEST_PATH_IMAGE020
值计算公式；
S5：根据地球物理探测资料，识别海底斜坡滑带厚度h1以及滑体垂直厚度h，根据海底斜坡几何形态利用以下函数进行拟合，得到拟合参数H、
Figure 10169DEST_PATH_IMAGE021
：
Figure 404242DEST_PATH_IMAGE022
式（3）
式（3）中H为海底滑坡半坡高；
Figure 831812DEST_PATH_IMAGE021
为海底斜坡最陡处坡度；
S6：获取计算所需的海底斜坡潜在滑带和滑体土的力学参数；
S7：选取拟研究的地震时程曲线，并将该地震时程数据文件保存为txt格式；
S8：利用MATLAB软件编写程序，输入计算参数值，读取地震时程数据；
S9：计算边界点地震动力响应；
S10：将边界点地震动力响应计算结果作为边界条件，计算海底斜坡地震动力响应，得到滑带永久剪切应变沿海底斜坡分布情况；
S11：计算地震发生前，海底斜坡潜在滑带中初始剪切应力比分布
Figure 876997DEST_PATH_IMAGE023
，根据下式：
Figure 630190DEST_PATH_IMAGE024
式（4）
Figure 245979DEST_PATH_IMAGE004
为潜在滑带中重力引起的剪切应力，可表示为
Figure 539557DEST_PATH_IMAGE025
，式中
Figure 189981DEST_PATH_IMAGE006
为坡度；
Figure 599228DEST_PATH_IMAGE026
为潜在滑带中土的抗剪强度；
Figure 764630DEST_PATH_IMAGE027
为潜在滑带中土的残余强度；
Figure 799582DEST_PATH_IMAGE028
为滑体浮重度；
S12：预测地震作用后，滑带土强度折减系数分布
Figure 38933DEST_PATH_IMAGE029
；
S13：计算地震发生后，海底斜坡潜在滑带中剪切应力比分布
Figure 133928DEST_PATH_IMAGE030
，确定海底斜坡初始破坏区长度
Figure 973577DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 608958DEST_PATH_IMAGE030
可表示为：
Figure 233974DEST_PATH_IMAGE032
式（5）
斜坡潜在剪切带中
Figure 234291DEST_PATH_IMAGE033
的区域即为初始破坏区，确定其长度
Figure 108707DEST_PATH_IMAGE031
；
S14：判断海底斜坡是否失稳及破坏类型。
2.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤S1的具体推导过程如下：在地震前，海底斜坡处于静止状态，斜坡单元受力状态满足力矩平衡原理，
Figure 485461DEST_PATH_IMAGE034
为海底斜坡初始静止侧压力；
Figure 447208DEST_PATH_IMAGE004
为潜在滑带中重力引起的剪切应力；
Figure 884005DEST_PATH_IMAGE035
为斜坡曲率半径；
Figure 245716DEST_PATH_IMAGE036
为剪切带长度；
Figure 426162DEST_PATH_IMAGE006
为斜坡倾角；
Figure 760191DEST_PATH_IMAGE007
为滑体垂直厚度，并满足
Figure 164628DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure 200586DEST_PATH_IMAGE028
为滑体浮重度，计算式如式（6）所示；
Figure 919143DEST_PATH_IMAGE038
式（6）
在地震过程中，海底斜坡运动满足角动量守恒原理，
Figure 373258DEST_PATH_IMAGE039
为地震作用增加的侧压力；
Figure 948596DEST_PATH_IMAGE005
为地震中剪切带内动剪切应力；
Figure 222583DEST_PATH_IMAGE002
为地震加速度；
Figure 229984DEST_PATH_IMAGE003
为滑体相对基岩的位移；
Figure 538606DEST_PATH_IMAGE040
式（7）
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为角动量变化率，可表示为：
Figure 488107DEST_PATH_IMAGE042
式（8）
假设地震作用过程中，滑体单元间压缩和拉伸满足胡克定律，
Figure 514969DEST_PATH_IMAGE043
可表示为：
Figure 372066DEST_PATH_IMAGE044
式（9）
Figure 50041DEST_PATH_IMAGE008
为滑体侧压缩模量；
满足下式：
Figure 904865DEST_PATH_IMAGE045
式（10）
将式（7）减式（6），并将式（8）至式（10）代入，可得步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的式（1）；
步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的边界条件为：
Figure 153444DEST_PATH_IMAGE046
式（11）
式（7）中
Figure 814232DEST_PATH_IMAGE047
表示坐标
Figure 831867DEST_PATH_IMAGE048
处，在
Figure 894411DEST_PATH_IMAGE049
时刻滑体相对基底的位移；
Figure 427023DEST_PATH_IMAGE050
表示坐标
Figure 94765DEST_PATH_IMAGE048
处，在
Figure 966906DEST_PATH_IMAGE049
时刻滑体相对基底的加速度；
Figure 429112DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 449020DEST_PATH_IMAGE052
；
Figure 169720DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 896368DEST_PATH_IMAGE015
为海底斜坡水平长度,
Figure 529475DEST_PATH_IMAGE016
为设定的距离步长；
Figure 36679DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 46224DEST_PATH_IMAGE018
为地震持续时长,
Figure 378110DEST_PATH_IMAGE019
为设定的时间步长；
Figure 447697DEST_PATH_IMAGE053
为边界点处在
Figure 176619DEST_PATH_IMAGE049
时刻滑体相对基底的位移，由水平地震响应计算得到。
3.根据权利要求2所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤S2中的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式是通过利用有限差分法，结合式（11）得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式。
4.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于, 所述步骤S3中所述SIMPPLE DSS模型为基于有效应力原理的土动力本构模型，能考虑初始剪切应力比对沉积物土动力学性质的影响，能够描述循环加载过程中塑性剪切应变和超孔隙水压力累积过程，所述SIMPPLE DSS模型共含有7个参数，分别为
Figure 724275DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 425515DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 462741DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 131488DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 217256DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 38582DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 246709DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 104550DEST_PATH_IMAGE054
为控制灵敏度，
Figure 259588DEST_PATH_IMAGE055
为控制不排水强度，
Figure 732158DEST_PATH_IMAGE056
为描述有效应力包络线,
Figure 48869DEST_PATH_IMAGE057
为控制小应变剪切模量，
Figure 442942DEST_PATH_IMAGE058
为控制单调剪切应力-应变曲线，
Figure 932829DEST_PATH_IMAGE006
为控制循环加载有效应力路径，
Figure 712435DEST_PATH_IMAGE059
为控制循环加载剪切刚度。
5.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于, 所述步骤S4的具体推导过程如下：在遭受地震后，在海底斜坡潜在滑带
Figure 200048DEST_PATH_IMAGE060
范围内产生初始破坏区，其长度
Figure 81416DEST_PATH_IMAGE061
，该初始破坏区能进一步向两端分别扩展长度dl1和dl2区域，需满足能量守恒定理，如下：
Figure 374995DEST_PATH_IMAGE062
式（12）
式中
Figure 759839DEST_PATH_IMAGE063
为初始破坏区下滑过程中重力势能做功；
Figure 434666DEST_PATH_IMAGE064
为下滑过程中转化为滑体土的弹性势能；
Figure 334488DEST_PATH_IMAGE065
为下滑过程中克服滑带土残余强度
Figure 369441DEST_PATH_IMAGE027
所需做的功；
Figure 874371DEST_PATH_IMAGE066
为下滑过程中克服滑带土超过残余强度部分阻力所需做的功；
式（12）中
Figure 969366DEST_PATH_IMAGE067
式（13）
Figure 356485DEST_PATH_IMAGE068
式（14）
Figure 444396DEST_PATH_IMAGE069
式（15）
Figure 803833DEST_PATH_IMAGE070
式（16）
式（16）中
Figure 69729DEST_PATH_IMAGE071
式（17）
Figure 944144DEST_PATH_IMAGE072
式（18）
Figure 320899DEST_PATH_IMAGE073
为海底斜坡几何形态函数；
Figure 282645DEST_PATH_IMAGE074
为滑体浮重度；h为滑体垂直厚度；h1为滑带厚度；
Figure 719443DEST_PATH_IMAGE075
为初始破坏区下滑切线位移增量；
Figure 284416DEST_PATH_IMAGE027
为潜在滑带中土的残余强度；
Figure 261600DEST_PATH_IMAGE026
为潜在滑带中土的抗剪强度；
Figure 595629DEST_PATH_IMAGE076
为滑带土遭受地震、水合物分解、底辟等地质作用后强度折减系数；
Figure 187016DEST_PATH_IMAGE077
为滑带土灵敏度，可表示为
Figure 36024DEST_PATH_IMAGE078
；
Figure 20160DEST_PATH_IMAGE079
为遭受包括地震、水合物分解、底辟的地质作用后滑带土剪切至残余强度对应的剪切应变；
Figure 208696DEST_PATH_IMAGE023
为地震前滑带土剪切应力比；
Figure 721717DEST_PATH_IMAGE023
为震后滑带土剪切应力比；
将式（13）—（18）带入式（12）中得到考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度
Figure 58020DEST_PATH_IMAGE020
表示如下：
Figure 331001DEST_PATH_IMAGE080
式（19）
其中
Figure 374043DEST_PATH_IMAGE081
式（20）
Figure 120283DEST_PATH_IMAGE082
为初始破坏区平均坡度,满足
Figure 147144DEST_PATH_IMAGE083
；
Figure 207504DEST_PATH_IMAGE084
为滑体侧压缩模量；
Figure 354321DEST_PATH_IMAGE085
为滑体回弹模量。
6.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于, 所述步骤S6中，根据现场地质取样和实验室土工测试，获取滑体浮重度
Figure 740303DEST_PATH_IMAGE074
，潜在滑带中土的残余强度
Figure 785619DEST_PATH_IMAGE027
，遭受包括地震、水合物分解、底辟的地质作用前潜在滑带中土的抗剪强度
Figure 384091DEST_PATH_IMAGE026
，以及遭受上述地质作用后滑带土剪切至残余强度所对应的剪切应变
Figure 667304DEST_PATH_IMAGE079
，滑体侧压缩模量
Figure 755346DEST_PATH_IMAGE084
；滑体回弹模量
Figure 239024DEST_PATH_IMAGE085
。
7.根据权利要求3所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于, 所述步骤S8中所述MATLAB软件编写程序过程为：假设在第 k个时间步内剪切带中动剪切应力保持不变，即为
Figure 641186DEST_PATH_IMAGE049
时动剪切应力
Figure 778907DEST_PATH_IMAGE086
；下一时步内的动剪切应力
Figure 37850DEST_PATH_IMAGE087
可根据步骤S2中的式（2）计算得到的位移和土动力学本构方程计算得到；将重复该过程直至地震结束，即计算得到海底斜坡地震动力响应过程。
8.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤S9中，通过设置
Figure 261020DEST_PATH_IMAGE088
，即可得到边界点地震响应
Figure 450562DEST_PATH_IMAGE053
。
9.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤S12中，震后滑带土强度折减系数分布
Figure 442789DEST_PATH_IMAGE029
可如下预测：若由步骤S10计算得到的震后滑带土永久剪切应变值，未超过滑带土震前剪切峰值强度
Figure 138213DEST_PATH_IMAGE089
对应的剪切应变值，则震后滑带土剪切依旧为
Figure 848680DEST_PATH_IMAGE089
；若震后滑带土永久剪切应变值，超过滑带土震前剪切峰值强度对应的剪切应变值，那么震后滑带土剪切强度可取为震前滑带土单调剪切应力-应变曲线对应于震后滑带土永久剪切应变值对应的剪切应力值。
10.根据权利要求1所述的一种海底斜坡震后稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤S14中，利用步骤S1推导的海底斜坡失稳临界初始剪切带长度值计算公式，计算得到该临界值，与步骤S4确定的初始破坏区长度比较，若
Figure 327065DEST_PATH_IMAGE090
则海底斜坡失稳，若
Figure 236116DEST_PATH_IMAGE091
则海底斜坡局部破坏，若
Figure 790856DEST_PATH_IMAGE092
则海底斜坡稳定。
CN202111337741.5A 2021-11-12 2021-11-12 一种海底斜坡震后稳定性分析方法 Active CN114036794B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111337741.5A CN114036794B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种海底斜坡震后稳定性分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111337741.5A CN114036794B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种海底斜坡震后稳定性分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114036794A CN114036794A (zh) 2022-02-11
CN114036794B true CN114036794B (zh) 2022-07-22

Family

ID=80144151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111337741.5A Active CN114036794B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种海底斜坡震后稳定性分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114036794B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116243269B (zh) * 2023-05-06 2023-07-28 南京航天宏图信息技术有限公司 一种基于Insar数据的震后滑坡灾害监测方法和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105224704A (zh) * 2014-06-25 2016-01-06 中国科学院海洋研究所 一种海底不稳定性的评价方法
CN111090951A (zh) * 2019-10-29 2020-05-01 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种考虑剪切带单元强度软化的动态强度折减法
CN111324942A (zh) * 2019-12-27 2020-06-23 昆明理工大学 一种考虑滑面动力渐进破坏的地震边坡稳定性分析方法
CN111861107A (zh) * 2020-06-08 2020-10-30 中国地质大学（武汉） 一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法
CN112257140A (zh) * 2020-09-16 2021-01-22 南京工业大学 一种海底边坡稳定性的安全系数计算方法
CN112711868A (zh) * 2021-01-29 2021-04-27 吉林建筑大学 一种计算地震作用下均质边坡动力安全系数的拟静力法
WO2021174665A1 (zh) * 2020-03-04 2021-09-10 青岛理工大学 一种用于评估基坑开挖边坡失稳面积放大效应的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2503061B1 (en) * 2008-01-28 2013-11-13 Darin Kruse Apparatus and Methods for Underground Structures and Construction Thereof
CN111291996A (zh) * 2020-02-17 2020-06-16 绍兴文理学院 一种边坡稳定性评价的三参数强度折减法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105224704A (zh) * 2014-06-25 2016-01-06 中国科学院海洋研究所 一种海底不稳定性的评价方法
CN111090951A (zh) * 2019-10-29 2020-05-01 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种考虑剪切带单元强度软化的动态强度折减法
CN111324942A (zh) * 2019-12-27 2020-06-23 昆明理工大学 一种考虑滑面动力渐进破坏的地震边坡稳定性分析方法
WO2021174665A1 (zh) * 2020-03-04 2021-09-10 青岛理工大学 一种用于评估基坑开挖边坡失稳面积放大效应的方法
CN111861107A (zh) * 2020-06-08 2020-10-30 中国地质大学（武汉） 一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法
CN112257140A (zh) * 2020-09-16 2021-01-22 南京工业大学 一种海底边坡稳定性的安全系数计算方法
CN112711868A (zh) * 2021-01-29 2021-04-27 吉林建筑大学 一种计算地震作用下均质边坡动力安全系数的拟静力法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
强度折减法在高含水滑坡稳定性分析中的应用;李红卫等;《中国地质灾害与防治学报》;20090915(第03期);全文 *
边坡地震稳定性分析探讨;郑颖人等;《地震工程与工程振动》;20100415(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114036794A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wartman et al. Shaking table modeling of seismically induced deformations in slopes
El-Emam et al. Facing contribution to seismic response of reduced-scale reinforced soil walls
Liyanapathirana et al. A numerical model for dynamic soil liquefaction analysis
Youd Screening guide for rapid assessment of liquefaction hazard at highway bridge sites
CN114036794B (zh) 一种海底斜坡震后稳定性分析方法
Yun et al. Evaluation of soil spring methods for response spectrum analysis of pile-supported structures via dynamic centrifuge tests
Matsuo et al. Centrifuge tests on seismic behavior of retaining walls
CN114065504B (zh) 一种基于原位监测的海底斜坡震后稳定性分析方法
Byrne et al. Seismic liquefaction: centrifuge and numerical modeling
Nagao et al. Evaluation Methods of Vertical Subgrade Reaction Modulus and Rotational Resistance Moment for Seismic Design of Embedded Foundations
Hatzor Keyblock stability in seismically active rock slopes—Snake Path cliff, Masada
Bray et al. Seismic displacement design of earth retaining structures
Mikola et al. Seismic earth pressures on retaining structures and basement walls
CN114036797B (zh) 一种海底曲面坡地震动力响应计算方法
Al-Homoud et al. Comparison between fe prediction and results from dynamic centrifuge tests on tilting gravity walls
Alkahtani et al. Bearing capacity of power transmission tower footings near cohesionless slopes
CN114036795B (zh) 一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反演方法
Satyam Review on liquefaction hazard assessment
CN114036796A (zh) 一种考虑海底斜坡土强度不均匀折减的剪切带扩展方法
Al Bawwab Probabilistic assessment of liquefaction-induced lateral ground deformations
Zheng Numerical simulations and shaking table tests of geosynthetic reinforced soil bridge abutments
Basu et al. Comparison of post-liquefaction settlements at a liquefaction test site considering numerical and empirical methods
Nishi et al. Evaluation of Numerical Analysis for Earthquake Resistance of Retaining Wall Using Gabions
Romice Methodological approach to predict liquefaction effects on geo-structures: laboratory tests on real cases
Zarnani et al. Physical and numerical modeling of EPS geofoam buffers for seismic load reduction on rigid walls

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant