強(qiáng)震作用下均質(zhì)斜坡動(dòng)力響應(yīng)的大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)山地面積占總國(guó)土的三分之二,同時(shí)我國(guó)是一個(gè)地震頻發(fā)的國(guó)家。地震是促使斜坡失穩(wěn),誘發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)主要因素。2008年發(fā)生的5.12汶川大地震誘發(fā)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害,山河改色,給災(zāi)區(qū)造成了巨大的破壞和損失。對(duì)強(qiáng)震作用下斜坡的變形破壞機(jī)理以及斜坡動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　 以“5.12”汶川地震背景、震區(qū)基本地質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ),本文對(duì)均質(zhì)巖質(zhì)斜坡進(jìn)行了大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)

2、研究,詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)裝置,給出了模型體系相似比的設(shè)計(jì)基本原則,并對(duì)整個(gè)模型體系進(jìn)行了相似設(shè)計(jì),對(duì)模型材料和模型結(jié)構(gòu)的制備方法和模型材料的物理特性進(jìn)行了介紹,同時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件對(duì)傳感器的選擇及其布置方案進(jìn)行了分析。根據(jù)“5.12”汶川地震震區(qū)環(huán)境,對(duì)臺(tái)面輸入地震動(dòng)的選取及其加載方法進(jìn)行了具體的闡述,形成了一套完整的試驗(yàn)方法?？偨Y(jié)分析了試驗(yàn)過(guò)程中模型變形破壞現(xiàn)象、對(duì)不同工況下不同巖性斜坡體不同地貌單元處得加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,系

3、統(tǒng)地研究了斜坡的地質(zhì)條件和地震動(dòng)荷載條件等因素對(duì)斜坡變形破壞以及斜坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響,總結(jié)歸納了強(qiáng)震誘發(fā)斜坡失穩(wěn)破壞的主要模式和過(guò)程,分析研究斜坡的動(dòng)力響應(yīng)特性及規(guī)律,為汶川地震中出現(xiàn)的眾多大型滑坡崩塌提供合理的解釋,為斜坡的動(dòng)力穩(wěn)定性分析和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的變形破壞現(xiàn)象以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)合震區(qū)斜坡變形破壞現(xiàn)象的調(diào)查得出了巖質(zhì)斜坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,主要取得了一下幾個(gè)方面的成果。
　　 (1)斜坡的變

4、形破壞特征及成因機(jī)制方面,地震作用下斜坡的變形破壞主要發(fā)生在斜坡的中上部,軟巖斜坡的變形破壞較硬巖斜坡更為劇烈,硬巖地層中坡體通常發(fā)生的是崩塌類(lèi)型的災(zāi)害,而軟巖斜坡破壞通常以滑坡居多。單一豎向地震波、單一水平向地震波的作用、復(fù)合向地震波對(duì)斜坡的破壞性依次增大,水平向地震力是斜坡破壞的主要因素；隨著作用在斜坡模型上的地震波振幅的增大,斜坡變形破壞程度加劇；當(dāng)作用于斜坡上地震波的頻率接近斜坡巖體固有頻率時(shí),斜坡破壞更加強(qiáng)烈；作用在斜坡上地震

5、波時(shí)間的越長(zhǎng),斜坡變形破壞更加嚴(yán)重。地震作用下巖質(zhì)斜坡變形破壞的主要模式是:拉裂傾倒-剪切滑移。
　　 (2)在斜坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律方面,對(duì)比分析了不同地震工況下監(jiān)測(cè)的加速度數(shù)據(jù),探討斜坡體自身地質(zhì)條件以及作用下斜坡體上地震波地震動(dòng)參數(shù)對(duì)巖質(zhì)斜坡加速度動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。綜合考慮各種影響因素對(duì)地震動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)的影響,分析得出了斜坡高程放大效應(yīng)、不同巖性斜坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律、斜坡坡內(nèi)坡外動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律、不同振幅參數(shù)、不同頻率參數(shù),不同地震波方

6、向作用下斜坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):地震作用下,軟巖、硬巖斜坡的加速度放大作用呈交替狀增長(zhǎng)變化,在斜坡上部,軟巖斜坡的單向地震波激振方向響應(yīng)加速度、復(fù)合向地震波斜坡豎直向響應(yīng)加速度大于硬巖斜坡,在斜坡下部,這種規(guī)律剛好相反。斜坡的下部斜坡坡表對(duì)地震波的加速度反應(yīng)幅值較之斜坡內(nèi)部存在水平向的放大現(xiàn)象。在一定的高程范圍內(nèi)斜坡加速度響應(yīng)峰值隨高程增長(zhǎng)而增長(zhǎng),到達(dá)一定高程后斜坡加速度不再增大而是逐漸減小。地震波振幅對(duì)斜坡的動(dòng)力響應(yīng)有顯著的影響,

7、加速度響應(yīng)峰值隨振幅的變化規(guī)律是非線性的,地震波的振幅對(duì)斜坡的在高程方向上動(dòng)力響應(yīng)分布規(guī)律的影響不大。地震波頻率對(duì)斜坡內(nèi)加速度響應(yīng)峰值的分布沒(méi)有影響,斜坡對(duì)地震波放大的頻率具有明顯的選擇性。一定高程范圍內(nèi),天然波工況時(shí)復(fù)合ZX向、Z向、X向地震波作用下同一斜坡體上時(shí)同一測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)峰值放大系數(shù)依次減小,且復(fù)合向地震波工況斜坡水平向動(dòng)力響應(yīng)強(qiáng)于豎直向。同時(shí)這些規(guī)律還受地震動(dòng)參數(shù)、斜坡地質(zhì)條件影響,不同地震動(dòng)參數(shù)地震波作用下,不同斜坡不