含软弱夹层锚框支护边坡地震动态响应的数值模拟研究
发布时间：2020-12-10 20:06
在已完成的振动台模型试验基础上,进一步采用数值模拟方法定量研究含软弱夹层锚框支护边坡的地震动态响应规律.坡面与坡内各测点处的水平加速度峰值(PHA)放大系数均随高程增加而非线性增大,表现出明显的鞭梢效应;但软弱夹层的存在改变了其附近测点高程效应表现形式,并在大振幅工况下表现出明显的隔震效应.小振幅工况下,各测点处的正负向水平土压力峰值(PEP)震荡系数都大致相等;随着地震动幅值增大,最小动土压力逐渐趋于为零(几乎脱空);而最大动土压力可高达静止土压力的4～7倍.高频成分丰富的WC波,其卓越频率与边坡自振频率较接近,故其引起加速度与土压力动态响应,均明显大于其他类型地震波.以上数值模拟所反映的含软弱夹层锚框支护边坡地震动态响应规律,与振动台模型试验结果大致吻合.但从量值上看,数值模拟中PHA放大系数(坡顶部位)和PEP震荡系数(正向)均明显大于模型试验结果,认为模型试验中相似材料超强设计、测点布设过少等缺点,应在进一步研究中予以克服.
【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2020年04期 第852-864页 北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
边坡模型及测点布置示意(单位:cm)
为进一步定量研究地震作用下含软弱夹层锚框支护边坡的动态响应，也为便于与振动台模型试验结果比照验证，将前述缩尺模型按相似比例放大后，在FLAC3D数值平台上建立含软弱夹层锚框支护边坡的数值模型．其立面几何尺寸如图2所示，其延长方向上取为24m，共打设16根(4行×4列)锚杆及8根框架梁，软弱夹层的厚度为0.8m．需要说明的是，模型试验中锚杆打设角度为垂直于坡面(以便于模型浇筑)，而工程实践中锚杆打设角度通常是与坡面斜交，因此参考招银疏港高速MK11+115段的工程原型，数值模型中锚杆打设角度为斜交坡面75°，且锚杆前端1/3为自由段，后端2/3为锚固段．边坡各地层及软弱夹层均采用6节点实体单元模拟，锚杆和框架梁分别采用2节点索单元和梁单元模拟．需要说明的是，动力荷载传递的准确性与地震波在介质中的波速、地震波的频率成分密切相关，一般认为单元网格特征尺寸不宜小于最高频率所对应波长的1/8．最终网格划分后的边坡数值模型如图3所示，共包含20 574个实体单元，320个索单元和104个梁单元．另外边坡数值模型的左侧与前后侧，均施加以自由场边界(如图3中模型外侧单元所示)，以消除地震波在边界处的反射，表现出类似于无限场地的效果．
边坡各地层及软弱夹层均采用6节点实体单元模拟，锚杆和框架梁分别采用2节点索单元和梁单元模拟．需要说明的是，动力荷载传递的准确性与地震波在介质中的波速、地震波的频率成分密切相关，一般认为单元网格特征尺寸不宜小于最高频率所对应波长的1/8．最终网格划分后的边坡数值模型如图3所示，共包含20 574个实体单元，320个索单元和104个梁单元．另外边坡数值模型的左侧与前后侧，均施加以自由场边界(如图3中模型外侧单元所示)，以消除地震波在边界处的反射，表现出类似于无限场地的效果．1.3 本构参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡极限分析[J]. 严敏嘉,夏元友,刘婷婷. 岩土力学. 2018(07)
[2]基于拟静力法的加筋土挡墙地震永久位移计算[J]. 陈志杰,王娟,张鹏,罗渝. 防灾减灾学报. 2018(01)
[3]基于水平条分法的加筋土边坡地震稳定性分析[J]. 贾亮,郭健,姚凯. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[4]含软弱夹层锚框支护边坡的地震响应研究[J]. 吴尚杰,蒋宇静,邓涛,关振长. 工程地质学报. 2017(04)
[5]地震作用下含倾斜软弱夹层边坡内群桩的弯曲变形研究[J]. 闫孔明,刘飞成,张建经,刘阳,王志佳. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[6]Dynamic failure mode and energy-based identification method for a counter-bedding rock slope with weak intercalated layers[J]. FAN Gang,ZHANG Jian-jing,FU Xiao,ZHOU Li-rong. Journal of Mountain Science. 2016(12)
[7]含软弱夹层斜坡地震动力响应特性的振动台试验研究[J]. 刘汉香,许强,周飞,杨峥,王峰. 岩石力学与工程学报. 2015(05)
[8]不同地质条件下隧道洞口仰坡地震破坏特性研究[J]. 王帅帅,高波,隋传毅,闻毓民. 岩土力学. 2014(S1)
[9]地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡表面放大效应研究[J]. 冯志仁,刘红帅,于龙. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[10]锚固边坡地震动力稳定性计算方法[J]. 董建华,朱彦鹏,马巍. 振动工程学报. 2013(04)
本文编号：2909295
【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2020年04期 第852-864页 北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
边坡模型及测点布置示意(单位:cm)
为进一步定量研究地震作用下含软弱夹层锚框支护边坡的动态响应，也为便于与振动台模型试验结果比照验证，将前述缩尺模型按相似比例放大后，在FLAC3D数值平台上建立含软弱夹层锚框支护边坡的数值模型．其立面几何尺寸如图2所示，其延长方向上取为24m，共打设16根(4行×4列)锚杆及8根框架梁，软弱夹层的厚度为0.8m．需要说明的是，模型试验中锚杆打设角度为垂直于坡面(以便于模型浇筑)，而工程实践中锚杆打设角度通常是与坡面斜交，因此参考招银疏港高速MK11+115段的工程原型，数值模型中锚杆打设角度为斜交坡面75°，且锚杆前端1/3为自由段，后端2/3为锚固段．边坡各地层及软弱夹层均采用6节点实体单元模拟，锚杆和框架梁分别采用2节点索单元和梁单元模拟．需要说明的是，动力荷载传递的准确性与地震波在介质中的波速、地震波的频率成分密切相关，一般认为单元网格特征尺寸不宜小于最高频率所对应波长的1/8．最终网格划分后的边坡数值模型如图3所示，共包含20 574个实体单元，320个索单元和104个梁单元．另外边坡数值模型的左侧与前后侧，均施加以自由场边界(如图3中模型外侧单元所示)，以消除地震波在边界处的反射，表现出类似于无限场地的效果．
边坡各地层及软弱夹层均采用6节点实体单元模拟，锚杆和框架梁分别采用2节点索单元和梁单元模拟．需要说明的是，动力荷载传递的准确性与地震波在介质中的波速、地震波的频率成分密切相关，一般认为单元网格特征尺寸不宜小于最高频率所对应波长的1/8．最终网格划分后的边坡数值模型如图3所示，共包含20 574个实体单元，320个索单元和104个梁单元．另外边坡数值模型的左侧与前后侧，均施加以自由场边界(如图3中模型外侧单元所示)，以消除地震波在边界处的反射，表现出类似于无限场地的效果．1.3 本构参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡极限分析[J]. 严敏嘉,夏元友,刘婷婷. 岩土力学. 2018(07)
[2]基于拟静力法的加筋土挡墙地震永久位移计算[J]. 陈志杰,王娟,张鹏,罗渝. 防灾减灾学报. 2018(01)
[3]基于水平条分法的加筋土边坡地震稳定性分析[J]. 贾亮,郭健,姚凯. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[4]含软弱夹层锚框支护边坡的地震响应研究[J]. 吴尚杰,蒋宇静,邓涛,关振长. 工程地质学报. 2017(04)
[5]地震作用下含倾斜软弱夹层边坡内群桩的弯曲变形研究[J]. 闫孔明,刘飞成,张建经,刘阳,王志佳. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[6]Dynamic failure mode and energy-based identification method for a counter-bedding rock slope with weak intercalated layers[J]. FAN Gang,ZHANG Jian-jing,FU Xiao,ZHOU Li-rong. Journal of Mountain Science. 2016(12)
[7]含软弱夹层斜坡地震动力响应特性的振动台试验研究[J]. 刘汉香,许强,周飞,杨峥,王峰. 岩石力学与工程学报. 2015(05)
[8]不同地质条件下隧道洞口仰坡地震破坏特性研究[J]. 王帅帅,高波,隋传毅,闻毓民. 岩土力学. 2014(S1)
[9]地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡表面放大效应研究[J]. 冯志仁,刘红帅,于龙. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[10]锚固边坡地震动力稳定性计算方法[J]. 董建华,朱彦鹏,马巍. 振动工程学报. 2013(04)
本文编号：2909295
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