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陡倾层状岩质边坡的大型振动台物理模拟试验研究

侯伟龙  
【摘要】:地震荷载作用下岩质边坡的内部动力响应规律及其变形破坏过程是研究的难点和热点。“5·12”汶川地震重灾区内地质灾害调研表明,陡倾顺层和反倾边坡均存在较大规模的崩滑体。于此本文在对重灾区大量地震次生灾害调查的基础上,选取陡倾顺层、反倾的软岩和硬岩四个地质模型,建立1:100的模型比例,采用6m×6m三向六度大型地震模拟振动台研究了这四类斜坡在地质荷载下的变形破坏特征和动力响应规律。论文重点研究了加速度放大系数PGA时程变化曲线、峰值位移放大系数PGD时程变化曲线、动土压力变化规律等地震动力响应参数,并提出了计算地震永久位移和模型阻尼比的方法,研究得出的主要认识有:(1)硬岩反倾典型的破坏面呈“折线形”,该破坏面垂直层面,沿着“节理面”发育延伸;顺层边坡中出现的拉剪裂缝主要是沿层面和节理面展开的,顺层模型边坡出现典型的上部下陷,中下部“鼓胀”变形的特征;(2)软岩反倾边坡在地震动力作用下模型上部(大约1/2~2/3高度以上)向临空面弯曲变形—拉裂;软岩顺层边坡在振动作用下的变形破坏模式主要为沿层面出现的“一滑到底”的现象;(3)加速度在越接近坡体顶部其加速度放大系数越大,加速度放大效应竖直方向的动力反应随着振动幅值的加大而愈加强烈。总的来说模型抵抗竖向荷载(Z向)的能力比抵抗侧向变形(X向)的能力要强,水平加载对模型的破坏较竖直要大;(4)地震引起的边坡高程方面的放大效应主要是受竖直地震加速度的影响,水平地震力比竖向地震力对边坡坡肩(顶)的加速度放大效应作用强烈;(5)在水平地震动力作用下0.3g~0.6g振幅范围内坡肩加速度放大系数比模型其他部位的加速度放大系数要大的多;(6)模型的位移峰值放大效应最大处为坡肩位置,其最大峰值位移值达坡脚处峰值位移的2~5倍,位移放大效应同样也有高程效应;(7)不论是竖直向还是水平向振动,模型在0.3g~0.6g之间的动土压力峰值最大,竖向振动作用较水平向振动作用引起的动土压力大。


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