锚固边坡地震动力响应模型试验研究

发布时间：2020-10-16 23:13

　　 地震在山岳地区常诱发边坡失稳,造成大量经济损失和人员伤亡,因而提高边坡的抗震性能是目前亟待解决的问题。边坡治理中,预应力锚索具有支护效果好、经济、施工快等特点,获得业界人士青睐和普遍运用。2008年汶川地震震后发现预应力锚索边坡出现不同程度破坏,表明预应力锚索还不足以抵御高烈度地震,为保证高烈度区边坡稳定,对普通锚索进行优化,介绍一种新型预应力锚索:抗震锚索。本文对抗震锚索锚固边坡动力响应开展研究。制作2个模型,借助小型振动台试验,采集边坡加速度和锚索动应变数据,研究地震动参数对其影响。主要结论如下:(1)坡面水平向PGA放大系数随高程增加而不断增大,主要表现在边坡中上段。抗震锚索对不同地震波抗震效果表现不同;岩土体结构在弹性条件下,放大系数随着幅值增加而增加,进入塑性状态,放大系数随之减小;地震波频率与边坡模型自振频率越接近坡面水平向PGA放大系数越大;地震波持续时间对水平PGA放大系数影响较小;双向耦合地震波作用削弱边坡的抗震能力,加速度峰值放大系数增大。(2)坡面竖向PGA放大系数随高程增加先增大后减小,主要表现在边坡的中下段;地震波类型、持时、频率、幅值、激振方向对竖向PGA放大系数的影响与其对水平向PGA放大系数的影响规律相似。(3)地震波幅值的增加,抗震锚索的轴力呈非线性增长,轴力增长率大于幅值增长率,后期增长率不断提高;地震波频率与模型自振频率接近时容易引起共振,上滑体位移变形增大,锚索轴力增加;持时增加上滑体发生永久位移,锚索轴力持续增长;双向耦合地震波作用下,模型发生扭转振动加剧模型的失稳和破坏,锚索轴力增大。同一锚索滑面相近处锚索轴力最大,滑面处锚索受弯,自由段处相当于悬臂梁。(4)上排抗震锚具失效,地震波幅值为0.1g~0.5g,边坡下滑力主要由结构面承担,上排锚索处于闲置状态,下排锚索轴力线性增长;0.6g时,剪切面出现,上滑体微动,上排锚索拉力增长,增长倍数约为7倍,下排锚索轴力急剧增长,共同形成一个完整压缩带。(5)抗震锚具整体失效,锚索轴力分为三个阶段:剪切面出现前、抗震锚具失效、上滑体滑动。时程曲线呈“阶梯”状,地震波幅值增加,锚索轴力增加,各阶段持续时间缩短,振动结束后下滑力由锚索和结构面共同承担,锚索轴力保持一致。本文研究结论为强震下岩质边坡抗震锚索设计提供一定的理论支撑。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU435
【部分图文】：

研究问题的提出及研究意义地震以波的形式传播，引起地面震动造成地面建筑物、构筑物等破坏，放能量形式之一，与其他自然灾害如水灾、旱灾、台风和瘟疫等相比，具有突发性强、破害性大、社会影响深远、防御困难等特点，是自然灾类威胁最大的灾害之一。地震是世界面临的难题，给人类带来巨大的灾，据中国地震信息网统计 20 世纪中国种种自然灾害中，死亡人数最高占 54%，其余各种自然灾害共占 46%。我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，国内地震断裂带众多。东地震带，西部同样分布五大地震带，中部只有一处斜跨大陆腹地的南北此外还有台湾地震带，属于西太平洋地震带中的一小部分[1]。自从能对来，我国共发生 6 级以上高烈度地震 800 多次，发生地除贵州省、浙江特别行政区以外全国其他21个省份、5个自治区、4个直辖市和澳门特

并可以根据相似比将试验结果还原到原型，揭示原型边坡的地震动力响应特性。岩土体在空间上是无限延伸的，但为了试验具有可以操作性，需要对原型边坡尺寸按比例缩放，且对边坡模型人为添加边界。由于人为地给模型加上边界，使得岩土体由天然的半无限空间约束变成有限空间，这就导致输入地震波传达到模型箱侧壁会发生地震波叠加，影响试验结果，这是试验中需要处理的问题。振动台试验设计过程中，重点是设计好相似比、处理好模型边界问题，振动台试验作为一种定量研究方法，为得到动力响应数据，需要在模型上合理且有针对性地布置传感器，本模型试验只布置了加速度传感器和应变传感器。试验是一个逐步进行的过程，下面就试验过程中的每项工作做详细介绍，最终形成一套完整并具有可操作性的试验方案。2.2 岩质边坡模型试验原型2.2.1 向家山滑坡工程背景

重庆大学硕士学位论文3夹层由粘土、标准砂（40目）、石膏粉和水配制而成。通过大限度的满足试验需要的物理量相似关系，最终确定软弱夹准砂(40目):石膏粉:水=1:0.25:0.1:0.08(质量比)。直剪试验如采用带状的套箍，方便应变片的粘贴和焊接。截面尺寸：0.6mm，通过室内拉伸试验测其极限抗拉荷载和弹性模量。抗拉强表 2.7 给出静力学特性试验结果，对比理论值和实际值的误差《岩石力学参数手册》。
【参考文献】

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本文编号：2843908