地震作用下不同土質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式試驗(yàn)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(shí)施，很多大型重點(diǎn)工程將建在強(qiáng)震區(qū)或穿越強(qiáng)震區(qū)，如何保證工程的安全建設(shè)和運(yùn)營，對(duì)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(jī)理復(fù)雜，正確認(rèn)識(shí)邊坡的動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式能夠?yàn)閷?shí)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(shí)踐意義。
　　本文依據(jù)相似理論，對(duì)砂土、碎石土和粘土三種土質(zhì)邊坡，設(shè)計(jì)并完成了幾何比例為1∶20的大型振動(dòng)

2、臺(tái)模型試驗(yàn)。主要探討了地震波類型、動(dòng)強(qiáng)度和頻率等對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響，基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和豐富的試驗(yàn)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(dòng)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(shì)，但碎石土邊坡在汶川波作用時(shí)近似呈線性增大。相同動(dòng)幅值地震波激勵(lì)時(shí)，同一測(cè)點(diǎn)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(shí)，坡面的動(dòng)力響應(yīng)與激勵(lì)的大小有關(guān)，主要表現(xiàn)為微震起減震作用，強(qiáng)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(qiáng)烈。輸入動(dòng)強(qiáng)度小于0.6g時(shí)，隨著動(dòng)強(qiáng)度的增大，坡內(nèi)測(cè)點(diǎn)PGA近似呈線性逐漸增加的趨勢(shì)，其放大系數(shù)則總體呈下降的趨勢(shì)，坡體對(duì)高頻波的放大作用減弱，低頻段的能量獲得加強(qiáng)。3Hz正弦波作用時(shí)，隨著動(dòng)強(qiáng)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(dòng)幅值小于0.2g時(shí)，坡內(nèi)測(cè)點(diǎn)PGA及其放大系數(shù)均隨輸入動(dòng)強(qiáng)度的增加而增加。輸入動(dòng)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(duì)高頻波表現(xiàn)更強(qiáng)的濾波作用，對(duì)低頻波的放大增強(qiáng)。當(dāng)輸入3Hz正弦波激勵(lì)時(shí)，隨動(dòng)強(qiáng)度的增加，坡內(nèi)豎向測(cè)點(diǎn)PGA及其放大系數(shù)基本呈線性增加的趨勢(shì)。
　　(4)粘土邊坡在汶川波作用時(shí)，隨動(dòng)強(qiáng)度的增加，坡內(nèi)豎向各高程測(cè)點(diǎn)PGA增大，其放大系數(shù)減小，土體進(jìn)入非線

5、性階段。強(qiáng)震作用下，粘土坡體對(duì)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(dòng)強(qiáng)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(shì)。微震時(shí)，粘土邊坡起減震的作用，強(qiáng)震時(shí)，坡面沿高程放大效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。
　　(5)一定頻率范圍內(nèi)，隨動(dòng)頻率的增加，同一測(cè)點(diǎn)PGA放大系數(shù)都呈增大趨勢(shì)，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(shí)，碎石土和粘土模型邊坡坡面中部測(cè)點(diǎn)的PGA放大系數(shù)超過坡腳。
　　(

6、6)在本試驗(yàn)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(dòng)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