含地下洞室（群）岩石边坡地震灾变行为与抗震性能评价

The seismic stability of rock slope containing underground caverns is a new problem with underground space development.Acording to the multiscale theory and methods based on macroscopy and mesoscopic, used shaking table test on three-dimensional fine geomechanics physical model, electron microscope scanning and numerical simulation technology, adopted the catastrophe theory, damage and fracture mechanics and dynamics method, the seismic catastrophe behavior , dynamic coupling and damage cumulation effect and evolution law of the rock slope containing underground caverns will be studied，the catastrophe mechanism of the rock slope will be revealed and the seismic failure criterion of slope will be built. The three-dimensional fine geomechanics numerical model suitable for Newmark method will be maked up by SURPAC-FLAC3D coupling. The numerical model can consider the interaction of earthquake and fracture water and can simulate the slope's fairlure process. Through studing the index system and evaluation methods of anti-seismic performance based on performance theories,the practical calculation method of anti-seismic performance evaluation will be built. The research results can be widely used in practical engineering，can judge the seismic stability of engineering, and are significant to controling and decreasing earthquake disaster of slope and underground engineering.

含地下洞室（群）(如隧道、溶洞、地下厂房、防空洞等)岩石边坡的地震稳定是随着地下空间开发而出现的崭新课题。本课题基于宏观、细观的多尺度理论，利用三维精细地质力学模型振动台试验、电镜扫描与数值模拟技术等手段，采用突变、损伤断裂与动力学等理论研究地震作用下含地下洞室（群）岩石边坡的复杂物理和几何非线性的地震灾变行为与理论描述、含地下洞室边坡系统与环境的动力耦合效应、损伤累积效应及其演化规律，揭示系统地震灾变失效机理，建立地震灾变失效准则。构建适应于Newmark法的SURPAC-FLAC3D耦合三维精细计算模型,考虑地震与裂隙水耦合效应影响，实现对含地下洞室（群）边坡地震失稳破坏的过程模拟。研究基于性能设计理论的抗震性能定量描述指标体系及其确定方法，建立系统抗震性能评价的实用方法。研究成果可广泛应用于实际工程，能够有效判断工程的地震稳定性，在控制与减小边坡与地下工程地震灾害方面具有重要意义。

含地下洞室（群）(如隧道、溶洞、地下厂房、防空洞等)岩石边坡的地震稳定是随着地下空间开发而出现的崭新课题。基于室内试验、三维精细地质力学模型振动台试验与数值模拟技术等手段，采用突变、损伤断裂与动力学等理论研究了地震作用下含地下洞室（群）岩石边坡的复杂物理和几何非线性的地震灾变行为与理论描述、含地下洞室边坡系统与环境的动力耦合效应、损伤累积效应及其演化规律，揭示了系统地震灾变失效机理。构建了适应于Newmark法耦合三维精细计算模型，采用动力时程分析方法实现了对含地下洞室（群）边坡地震失稳破坏的稳定性评价。主要取得了如下几个方面的结论与创新性研究成果。.1、研究了含地下采空区岩石边坡的精细化建模方法，建立了数值分析模型并将其应用于实际工程。研究成果为建立含地下采空区岩石边坡三维精细化数值计算模型，简便而准确地预测和估算含地下洞室边坡的应力、位移、塑性区变化与边坡的稳定性系数提供了方法与依据。.2、根据采空区与边坡相对位置关系，建立了地下空区顶板安全厚度的改进梁模型，研究了岩石本构关系、水平应力与岩体裂隙对顶板安全厚度的影响。研究成果可为地下空区的顶板安全厚度计算提供依据。.3、通过大型振动台试验，研究了地震波类型、入射方向、激振强度等含地下洞室（单洞隧道、小净距隧道）岩石边坡与偏压隧道的加速度、位移、应变与动土压力等响应规律。研究成果可为含地下洞室（单洞隧道、小净距隧道）岩石边坡、偏压单洞隧道与偏压小净距隧道抗震理论分析与设计提供依据。.4、通过大型振动台试验，开展了不同类型支挡结构支护条件下，边坡与支挡结构的加速度、动位移与动土压力等响应特性的研究。研究成果为优化地震作用下边坡的支护结构形式提供了依据。.5、基于Newmark法的时程分析法与强度折减法相耦合的方法建立了含单洞隧道和小净距隧道的层状岩质边坡数值计算模型，对其进行了静力和动力稳定性分析并评价了其抗震稳定性能。研究成果可为含地下洞室（单洞隧道、小净距隧道）的岩石边坡抗震数值分析与计算提供思路与手段。