地震荷載作用下順層巖體邊坡動力放大效應和破壞機制的振動臺試驗研究
發(fā)布時間：2020-12-31 15:07
以四川省安縣干磨房滑坡為原型,設計并完成了比例為1∶100的順層巖體邊坡大型振動臺試驗。通過逐級加載不同峰值、頻率和持時的地震波,研究了地震荷載作用下邊坡的動力響應特征和變形破壞機制。試驗結果表明,輸入波頻率和幅值對邊坡加速度動力響應影響較大。當輸入波頻率小于邊坡初始自振頻率時,水平向PGA放大系數(shù)隨輸入波頻率的增大而增大;超過邊坡的初始自振頻率后,水平向PGA放大系數(shù)減小,放大效應減弱;當輸入波頻率小于邊坡初始自振頻率時,水平向PGA放大系數(shù)隨輸入波幅值的增大而增大;當輸入波頻率接近和大于邊坡初始自振頻率時,低幅值地震波對水平向PGA放大系數(shù)影響更顯著;地震荷載持時對邊坡動力響應影響不明顯。通過對邊坡位移動力響應和試驗過程拍照錄像記錄分析,發(fā)現(xiàn)與邊坡其他部位相比,坡肩處的位移動力響應更為顯著;邊坡在輸入波幅值加載至0.6 g時處于臨界狀態(tài),對應的臨界位移值約為7.3 cm,該值的確定是后續(xù)研究采用臨界位移評價地震作用下邊坡穩(wěn)定性的基礎與前提條件;地震荷載作用下順層巖體邊坡的破壞模式為:坡肩開裂→坡頂出現(xiàn)貫穿裂縫→坡腳附近的坡面隆起→坡頂貫穿裂縫與隆起部位貫通→邊坡沿層面發(fā)生淺部滑動從...
【文章來源】：巖石力學與工程學報. 2020年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
大型振動臺Fig.2Large-scaleshakingtable
×15cm×15cm立方體試塊堆砌而成。用與立方體試塊材料和配比均相同的流體混合物粘接同層相鄰間的塊體，因此保證了同層巖體的完整性。層與層之間通過鋪設1～2mm厚的石英砂與少量流體混合物形成層面。試驗采用的剛性模型箱內部幾何尺寸：長3.0m，寬1.0m，高1.5m。在堆砌模型邊坡前，首先在模型箱底部澆筑20cm厚的基礎墊層，并在模型箱左右兩側放置20cm厚的聚乙烯泡沫板作為減震層。模型箱前后面安裝10mm厚的鋼化有機玻璃，便于觀察模型邊坡的破壞過程。堆砌完成后的模型邊坡如圖3所示。圖3模型邊坡成型圖Fig.3Photoofmodelslope2.6測點布置本試驗共布置了20個加速度傳感器，3個激光位移傳感器和2個速度傳感器。為減小邊界效應，傳感器均布置在模型邊坡中間的縱剖面上。加速度傳感器型號分別為朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度傳感器，其余為LC0115單向加速度傳感器；速度傳感器采用中科測控三軸向振動速度傳感器；位移傳感器采用CD33–250NV單向位移激光傳感器。在臺面布置一個單向加速度傳感器和一個速度傳感器，用來采集臺面的輸入波。傳感器布置如圖4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移傳感器(D)速度傳感器(V)加速度傳感器(A)圖4傳感器布置圖(單位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加載方案為研究不同地震動參數(shù)，包?
本試驗共布置了20個加速度傳感器，3個激光位移傳感器和2個速度傳感器。為減小邊界效應，傳感器均布置在模型邊坡中間的縱剖面上。加速度傳感器型號分別為朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度傳感器，其余為LC0115單向加速度傳感器；速度傳感器采用中科測控三軸向振動速度傳感器；位移傳感器采用CD33–250NV單向位移激光傳感器。在臺面布置一個單向加速度傳感器和一個速度傳感器，用來采集臺面的輸入波。傳感器布置如圖4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移傳感器(D)速度傳感器(V)加速度傳感器(A)圖4傳感器布置圖(單位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加載方案為研究不同地震動參數(shù)，包括地震波幅值、頻率和持時作用下順層巖體邊坡的動力響應規(guī)律以及變形破壞機制，本次試驗分別加載正弦波和“5·12”汶川地震時汶川臥龍臺記錄的E-W向臥龍波(WL)。根據(jù)推導出的時間相似常數(shù)，原始臥龍波的時間單位壓縮10倍。根據(jù)壓縮后的臥龍波及其幅頻曲線(見圖5)，得到時間壓縮后的臥龍波主頻為23Hz。根據(jù)振動臺的工作頻段及頻率的相似常數(shù)，確定正弦波加載頻率分別為10，15，20，25和30Hz�？紤]1.00.80.60.40.20.0－0.2－0.4－0.6－0.8－1.0加速度幅值/g024681012時間/s(a)加速度時程曲線0.100.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]黃土斜坡坡面位移和加速度響應特性的振動臺試驗研究[J]. 張丹,吳志堅,梁慶國,趙多銀,梁超,李福秀. 土木工程學報. 2019(S2)
[2]陡傾順層斷裂帶黃土–泥巖邊坡動力響應振動臺試驗研究[J]. 賈向寧,黃強兵,王濤,張寧,姜紫看. 巖石力學與工程學報. 2018(12)
[3]層狀巖體斜坡強震動力響應的振動臺試驗[J]. 黃潤秋,李果,巨能攀. 巖石力學與工程學報. 2013(05)
[4]邊坡動力破壞特征的振動臺模型試驗與數(shù)值分析[J]. 葉海林,鄭穎人,杜修力,李安洪. 土木工程學報. 2012(09)
[5]陡傾層狀巖質邊坡動力響應大型振動臺模型試驗研究[J]. 李振生,巨能攀,侯偉龍,李果. 工程地質學報. 2012(02)
[6]基于MATLAB的地震模擬振動臺試驗的數(shù)據(jù)處理[J]. 陸偉東. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2011(06)
[7]地震作用下順層巖質邊坡動力響應和破壞模式大型振動臺試驗研究[J]. 董金玉,楊國香,伍法權,祁生文. 巖土力學. 2011(10)
[8]斜坡加速度動力響應特性的大型振動臺試驗研究[J]. 許強,劉漢香,鄒威,范宣梅,陳建君. 巖石力學與工程學報. 2010(12)
[9]汶川地震誘發(fā)罐灘滑坡形成機制初步分析[J]. 趙建軍,巨能攀,李果,黃潤秋. 地質災害與環(huán)境保護. 2010(02)
[10]“5.12”汶川大地震觸發(fā)地質災害的發(fā)育分布規(guī)律研究[J]. 黃潤秋,李為樂. 巖石力學與工程學報. 2008(12)
碩士論文
[1]強震作用下陡傾順層巖質邊坡動力響應分析及失穩(wěn)機制研究[D]. 賈俊.成都理工大學 2011
本文編號：2949831
【文章來源】：巖石力學與工程學報. 2020年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
大型振動臺Fig.2Large-scaleshakingtable
×15cm×15cm立方體試塊堆砌而成。用與立方體試塊材料和配比均相同的流體混合物粘接同層相鄰間的塊體，因此保證了同層巖體的完整性。層與層之間通過鋪設1～2mm厚的石英砂與少量流體混合物形成層面。試驗采用的剛性模型箱內部幾何尺寸：長3.0m，寬1.0m，高1.5m。在堆砌模型邊坡前，首先在模型箱底部澆筑20cm厚的基礎墊層，并在模型箱左右兩側放置20cm厚的聚乙烯泡沫板作為減震層。模型箱前后面安裝10mm厚的鋼化有機玻璃，便于觀察模型邊坡的破壞過程。堆砌完成后的模型邊坡如圖3所示。圖3模型邊坡成型圖Fig.3Photoofmodelslope2.6測點布置本試驗共布置了20個加速度傳感器，3個激光位移傳感器和2個速度傳感器。為減小邊界效應，傳感器均布置在模型邊坡中間的縱剖面上。加速度傳感器型號分別為朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度傳感器，其余為LC0115單向加速度傳感器；速度傳感器采用中科測控三軸向振動速度傳感器；位移傳感器采用CD33–250NV單向位移激光傳感器。在臺面布置一個單向加速度傳感器和一個速度傳感器，用來采集臺面的輸入波。傳感器布置如圖4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移傳感器(D)速度傳感器(V)加速度傳感器(A)圖4傳感器布置圖(單位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加載方案為研究不同地震動參數(shù)，包?
本試驗共布置了20個加速度傳感器，3個激光位移傳感器和2個速度傳感器。為減小邊界效應，傳感器均布置在模型邊坡中間的縱剖面上。加速度傳感器型號分別為朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度傳感器，其余為LC0115單向加速度傳感器；速度傳感器采用中科測控三軸向振動速度傳感器；位移傳感器采用CD33–250NV單向位移激光傳感器。在臺面布置一個單向加速度傳感器和一個速度傳感器，用來采集臺面的輸入波。傳感器布置如圖4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移傳感器(D)速度傳感器(V)加速度傳感器(A)圖4傳感器布置圖(單位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加載方案為研究不同地震動參數(shù)，包括地震波幅值、頻率和持時作用下順層巖體邊坡的動力響應規(guī)律以及變形破壞機制，本次試驗分別加載正弦波和“5·12”汶川地震時汶川臥龍臺記錄的E-W向臥龍波(WL)。根據(jù)推導出的時間相似常數(shù)，原始臥龍波的時間單位壓縮10倍。根據(jù)壓縮后的臥龍波及其幅頻曲線(見圖5)，得到時間壓縮后的臥龍波主頻為23Hz。根據(jù)振動臺的工作頻段及頻率的相似常數(shù)，確定正弦波加載頻率分別為10，15，20，25和30Hz�？紤]1.00.80.60.40.20.0－0.2－0.4－0.6－0.8－1.0加速度幅值/g024681012時間/s(a)加速度時程曲線0.100.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]黃土斜坡坡面位移和加速度響應特性的振動臺試驗研究[J]. 張丹,吳志堅,梁慶國,趙多銀,梁超,李福秀. 土木工程學報. 2019(S2)
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[3]層狀巖體斜坡強震動力響應的振動臺試驗[J]. 黃潤秋,李果,巨能攀. 巖石力學與工程學報. 2013(05)
[4]邊坡動力破壞特征的振動臺模型試驗與數(shù)值分析[J]. 葉海林,鄭穎人,杜修力,李安洪. 土木工程學報. 2012(09)
[5]陡傾層狀巖質邊坡動力響應大型振動臺模型試驗研究[J]. 李振生,巨能攀,侯偉龍,李果. 工程地質學報. 2012(02)
[6]基于MATLAB的地震模擬振動臺試驗的數(shù)據(jù)處理[J]. 陸偉東. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2011(06)
[7]地震作用下順層巖質邊坡動力響應和破壞模式大型振動臺試驗研究[J]. 董金玉,楊國香,伍法權,祁生文. 巖土力學. 2011(10)
[8]斜坡加速度動力響應特性的大型振動臺試驗研究[J]. 許強,劉漢香,鄒威,范宣梅,陳建君. 巖石力學與工程學報. 2010(12)
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[10]“5.12”汶川大地震觸發(fā)地質災害的發(fā)育分布規(guī)律研究[J]. 黃潤秋,李為樂. 巖石力學與工程學報. 2008(12)
碩士論文
[1]強震作用下陡傾順層巖質邊坡動力響應分析及失穩(wěn)機制研究[D]. 賈俊.成都理工大學 2011
本文編號：2949831
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