地震作用下不同土質(zhì)邊坡動力響應(yīng)及破壞模式試驗研究.pdf

1、地震作用引起的滑坡是我國西部山區(qū)最為常見的地震地質(zhì)災(zāi)害。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，很多大型重點工程將建在強震區(qū)或穿越強震區(qū)，如何保證工程的安全建設(shè)和運營，對地震作用下邊坡的穩(wěn)定性提出了更高的要求。由于地震作用下邊坡破壞機理復(fù)雜，正確認(rèn)識邊坡的動力響應(yīng)及破壞模式能夠為實際邊坡工程的抗震設(shè)防提供技術(shù)支持，具有重要的理論意義和實踐意義。
　　本文依據(jù)相似理論，對砂土、碎石土和粘土三種土質(zhì)邊坡，設(shè)計并完成了幾何比例為1∶20的大型振動

2、臺模型試驗。主要探討了地震波類型、動強度和頻率等對動力響應(yīng)的影響，基于大量試驗數(shù)據(jù)和豐富的試驗影像資料分析了土質(zhì)邊坡的破壞過程及失穩(wěn)模式。主要取得以下成果:
　　(1)砂土、碎石土和粘土邊坡模型在輸入動幅值為0.2g的不同地震波的作用下，坡內(nèi)水平方向加速度響應(yīng)沿高程總體呈現(xiàn)非線性增大的趨勢，但碎石土邊坡在汶川波作用時近似呈線性增大。相同動幅值地震波激勵時，同一測點的PGA放大系數(shù)汶川波＞EL-Centro波＞3Hz正弦波。3Hz正

3、弦波作用時，坡面的動力響應(yīng)與激勵的大小有關(guān)，主要表現(xiàn)為微震起減震作用，強震起放大作用.
　　(2)砂土邊坡在汶川波作用下，放大效應(yīng)在坡體頂部最強烈。輸入動強度小于0.6g時，隨著動強度的增大，坡內(nèi)測點PGA近似呈線性逐漸增加的趨勢，其放大系數(shù)則總體呈下降的趨勢，坡體對高頻波的放大作用減弱，低頻段的能量獲得加強。3Hz正弦波作用時，隨著動強度的增大，坡內(nèi)和坡面的PGA及其放大系數(shù)都被放大。
　　(3)碎石土邊坡在汶川波作用下，

4、當(dāng)輸入動幅值小于0.2g時，坡內(nèi)測點PGA及其放大系數(shù)均隨輸入動強度的增加而增加。輸入動幅值超過0.3g，PGA繼續(xù)增加，PGA放大系數(shù)則先快速下降，后逐漸減小，呈現(xiàn)非線性塑性特征。對高頻波表現(xiàn)更強的濾波作用，對低頻波的放大增強。當(dāng)輸入3Hz正弦波激勵時，隨動強度的增加，坡內(nèi)豎向測點PGA及其放大系數(shù)基本呈線性增加的趨勢。
　　(4)粘土邊坡在汶川波作用時，隨動強度的增加，坡內(nèi)豎向各高程測點PGA增大，其放大系數(shù)減小，土體進入非線

5、性階段。強震作用下，粘土坡體對地震波的放大效應(yīng)沿高程衰減。在3Hz正弦波作用下，隨震動強度的增加，坡內(nèi)和坡面PGA及其放大系數(shù)均呈不同程度的增加趨勢。微震時，粘土邊坡起減震的作用，強震時，坡面沿高程放大效應(yīng)逐漸增強。
　　(5)一定頻率范圍內(nèi)，隨動頻率的增加，同一測點PGA放大系數(shù)都呈增大趨勢，碎石土邊坡和粘土邊坡沿高程表現(xiàn)為先減小后增大。當(dāng)頻率大于5Hz時，碎石土和粘土模型邊坡坡面中部測點的PGA放大系數(shù)超過坡腳。
　　(

6、6)在本試驗條件下，砂土邊坡的破壞模式為牽引式滑坡，碎石土邊坡和粘土邊坡的破壞模式為推動式滑坡。碎石土和粘土邊坡在滑坡爆發(fā)階段相似，破壞前的變形特征不同，粘土坡頂和坡面有較大變形，而碎石土的變形不明顯。砂土邊坡破壞模式與碎石土和粘土不同，但其破壞前的特征與粘土邊坡存在相似之處。不同之處為在砂土模型邊坡整體失穩(wěn)之前，易發(fā)生坡面局部破壞，相似之處為破壞前坡頂和坡肩處有都較大變形。碎石土和粘土模型邊坡滑面為較深的圓弧狀，砂土模型邊坡滑面呈平淺