巖土構(gòu)筑物抗震動(dòng)力特性及地震動(dòng)土壓力研究.pdf

1、以無砟軌道單線鐵路路堤為原型，設(shè)計(jì)和完成了4種壓實(shí)度和2種加筋形式路堤結(jié)構(gòu)的大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，并建立了路堤數(shù)值模型，完成了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)主要工況的模擬；開展了加筋格賓擋墻、綠色加筋格賓擋墻、柔性網(wǎng)面土工格柵擋墻等新型加筋土結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和抗震動(dòng)力特性的一系列室內(nèi)試驗(yàn)研究；采用水平層分析法對(duì)現(xiàn)行抗震規(guī)范中用于地震動(dòng)土壓力計(jì)算的Mononobe-Okabe公式進(jìn)行了拓展和補(bǔ)充。主要研究工作如下：
　　 (1)完成了4種壓實(shí)度(95％、

2、93％、90％和87％)和2種加筋形式(加筋2層和加筋4層)路堤結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)。根據(jù)相似原理，推導(dǎo)了路堤振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)相似關(guān)系，確定了模型試驗(yàn)的模擬材料，開展了填料的大型三軸試驗(yàn)及其他常規(guī)土工試驗(yàn)，得到了填料的主要物理力學(xué)性能指標(biāo)。
　　 (2)以95％壓實(shí)度路堤振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)成果為例，分析了路堤動(dòng)力特性參數(shù)變化規(guī)律及其影響因素。研究了不同地震波和不同地震動(dòng)強(qiáng)度激勵(lì)下的路堤水平加速度響應(yīng)、垂直加速度響應(yīng)、動(dòng)土壓力響應(yīng)、動(dòng)位移響

3、應(yīng)等內(nèi)容，并分析了地震動(dòng)類型、地震動(dòng)強(qiáng)度、多向輸入、時(shí)間壓縮比等因素對(duì)水平和垂直加速度放大倍數(shù)的影響。同時(shí)結(jié)合路堤動(dòng)力特性試驗(yàn)結(jié)果，從時(shí)域和頻域的角度分析了地震波在路堤中的傳播特性。測(cè)試了震陷變形和側(cè)向殘余變形，得出了震陷變形和側(cè)向殘余變形的分布特點(diǎn)。并通過FLAC3D建立了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的數(shù)值模型，模擬了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)主要加載工況，數(shù)值模擬結(jié)果可作為試驗(yàn)結(jié)果的補(bǔ)充和驗(yàn)證。
　　 (3)完成了壓實(shí)度為95％、91％、87％和83％以及加

4、筋2層和加筋4層路堤的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。得到了不同壓實(shí)度和不同加筋形式路堤動(dòng)力特性參數(shù)，分析了路堤動(dòng)力特性的變化規(guī)律及其影響因素。對(duì)比和分析了不同壓實(shí)度和不同加筋形式路堤水平和垂直加速度放大倍數(shù)分布的差異性及其影響因素、動(dòng)土壓力響應(yīng)特性、動(dòng)位移響應(yīng)特性，以及路堤震陷變形和側(cè)向殘余變形的分布特點(diǎn)，并研究了壓實(shí)度、加筋形式等因素對(duì)殘余變形的影響。通過FLAC3D建立了不同壓實(shí)度和不同加筋形式路堤的數(shù)值模型，模擬了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)主要加載工況，并將數(shù)

5、值模擬結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 (4)通過拉伸試驗(yàn)研究和對(duì)比了不同加筋土筋材的拉伸力學(xué)特性。以紅砂巖為填料，開展了格賓網(wǎng)和土工格柵的界面摩擦特性拉拔試驗(yàn)研究。通過在擋墻頂部施加不同荷載水平的循環(huán)加卸載，研究了加筋格賓擋墻、綠色加筋格賓擋墻、柔性網(wǎng)面土工格柵擋墻等3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的承載力特性。通過施加不同幅值和頻率的動(dòng)力荷載，研究了這3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的動(dòng)變形特性。通過施加不同類型和不同強(qiáng)度的水平地震動(dòng)激勵(lì)，研究了這

6、3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的抗震動(dòng)力特性。研究表明，新型加筋土結(jié)構(gòu)有優(yōu)良的構(gòu)造措施，且為柔性結(jié)構(gòu)，當(dāng)遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)能消耗大量地震能量，具備良好的變形特性。
　　 (5)基于Mononobe-Okabe的破裂面假設(shè)，采用水平層分析法推導(dǎo)了地震作用下主動(dòng)和被動(dòng)土壓力合力及其作用點(diǎn)位置、土壓力強(qiáng)度分布情況的解析解，采用圖解法得到了主動(dòng)和被動(dòng)土壓力臨界破裂角的顯式解答。提出了求解主動(dòng)土壓力裂縫深度的迭代計(jì)算方法。推導(dǎo)的主動(dòng)和被動(dòng)土壓力公式考慮了