地震荷载作用下顺层岩体边坡动力放大效应和破坏机制的振动台试验研究
发布时间：2020-12-31 15:07
以四川省安县干磨房滑坡为原型,设计并完成了比例为1∶100的顺层岩体边坡大型振动台试验。通过逐级加载不同峰值、频率和持时的地震波,研究了地震荷载作用下边坡的动力响应特征和变形破坏机制。试验结果表明,输入波频率和幅值对边坡加速度动力响应影响较大。当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波频率的增大而增大;超过边坡的初始自振频率后,水平向PGA放大系数减小,放大效应减弱;当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波幅值的增大而增大;当输入波频率接近和大于边坡初始自振频率时,低幅值地震波对水平向PGA放大系数影响更显著;地震荷载持时对边坡动力响应影响不明显。通过对边坡位移动力响应和试验过程拍照录像记录分析,发现与边坡其他部位相比,坡肩处的位移动力响应更为显著;边坡在输入波幅值加载至0.6 g时处于临界状态,对应的临界位移值约为7.3 cm,该值的确定是后续研究采用临界位移评价地震作用下边坡稳定性的基础与前提条件;地震荷载作用下顺层岩体边坡的破坏模式为:坡肩开裂→坡顶出现贯穿裂缝→坡脚附近的坡面隆起→坡顶贯穿裂缝与隆起部位贯通→边坡沿层面发生浅部滑动从...
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
大型振动台Fig.2Large-scaleshakingtable
×15cm×15cm立方体试块堆砌而成。用与立方体试块材料和配比均相同的流体混合物粘接同层相邻间的块体，因此保证了同层岩体的完整性。层与层之间通过铺设1～2mm厚的石英砂与少量流体混合物形成层面。试验采用的刚性模型箱内部几何尺寸：长3.0m，宽1.0m，高1.5m。在堆砌模型边坡前，首先在模型箱底部浇筑20cm厚的基础垫层，并在模型箱左右两侧放置20cm厚的聚乙烯泡沫板作为减震层。模型箱前后面安装10mm厚的钢化有机玻璃，便于观察模型边坡的破坏过程。堆砌完成后的模型边坡如图3所示。图3模型边坡成型图Fig.3Photoofmodelslope2.6测点布置本试验共布置了20个加速度传感器，3个激光位移传感器和2个速度传感器。为减小边界效应，传感器均布置在模型边坡中间的纵剖面上。加速度传感器型号分别为朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度传感器，其余为LC0115单向加速度传感器；速度传感器采用中科测控三轴向振动速度传感器；位移传感器采用CD33–250NV单向位移激光传感器。在台面布置一个单向加速度传感器和一个速度传感器，用来采集台面的输入波。传感器布置如图4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移传感器(D)速度传感器(V)加速度传感器(A)图4传感器布置图(单位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加载方案为研究不同地震动参数，包?
本试验共布置了20个加速度传感器，3个激光位移传感器和2个速度传感器。为减小边界效应，传感器均布置在模型边坡中间的纵剖面上。加速度传感器型号分别为朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度传感器，其余为LC0115单向加速度传感器；速度传感器采用中科测控三轴向振动速度传感器；位移传感器采用CD33–250NV单向位移激光传感器。在台面布置一个单向加速度传感器和一个速度传感器，用来采集台面的输入波。传感器布置如图4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移传感器(D)速度传感器(V)加速度传感器(A)图4传感器布置图(单位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加载方案为研究不同地震动参数，包括地震波幅值、频率和持时作用下顺层岩体边坡的动力响应规律以及变形破坏机制，本次试验分别加载正弦波和“5·12”汶川地震时汶川卧龙台记录的E-W向卧龙波(WL)。根据推导出的时间相似常数，原始卧龙波的时间单位压缩10倍。根据压缩后的卧龙波及其幅频曲线(见图5)，得到时间压缩后的卧龙波主频为23Hz。根据振动台的工作频段及频率的相似常数，确定正弦波加载频率分别为10，15，20，25和30Hz。考虑1.00.80.60.40.20.0－0.2－0.4－0.6－0.8－1.0加速度幅值/g024681012时间/s(a)加速度时程曲线0.100.
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土斜坡坡面位移和加速度响应特性的振动台试验研究[J]. 张丹,吴志坚,梁庆国,赵多银,梁超,李福秀. 土木工程学报. 2019(S2)
[2]陡倾顺层断裂带黄土–泥岩边坡动力响应振动台试验研究[J]. 贾向宁,黄强兵,王涛,张宁,姜紫看. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[3]层状岩体斜坡强震动力响应的振动台试验[J]. 黄润秋,李果,巨能攀. 岩石力学与工程学报. 2013(05)
[4]边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析[J]. 叶海林,郑颖人,杜修力,李安洪. 土木工程学报. 2012(09)
[5]陡倾层状岩质边坡动力响应大型振动台模型试验研究[J]. 李振生,巨能攀,侯伟龙,李果. 工程地质学报. 2012(02)
[6]基于MATLAB的地震模拟振动台试验的数据处理[J]. 陆伟东. 南京工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]地震作用下顺层岩质边坡动力响应和破坏模式大型振动台试验研究[J]. 董金玉,杨国香,伍法权,祁生文. 岩土力学. 2011(10)
[8]斜坡加速度动力响应特性的大型振动台试验研究[J]. 许强,刘汉香,邹威,范宣梅,陈建君. 岩石力学与工程学报. 2010(12)
[9]汶川地震诱发罐滩滑坡形成机制初步分析[J]. 赵建军,巨能攀,李果,黄润秋. 地质灾害与环境保护. 2010(02)
[10]“5.12”汶川大地震触发地质灾害的发育分布规律研究[J]. 黄润秋,李为乐. 岩石力学与工程学报. 2008(12)
硕士论文
[1]强震作用下陡倾顺层岩质边坡动力响应分析及失稳机制研究[D]. 贾俊.成都理工大学 2011
本文编号：2949831
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
大型振动台Fig.2Large-scaleshakingtable
×15cm×15cm立方体试块堆砌而成。用与立方体试块材料和配比均相同的流体混合物粘接同层相邻间的块体，因此保证了同层岩体的完整性。层与层之间通过铺设1～2mm厚的石英砂与少量流体混合物形成层面。试验采用的刚性模型箱内部几何尺寸：长3.0m，宽1.0m，高1.5m。在堆砌模型边坡前，首先在模型箱底部浇筑20cm厚的基础垫层，并在模型箱左右两侧放置20cm厚的聚乙烯泡沫板作为减震层。模型箱前后面安装10mm厚的钢化有机玻璃，便于观察模型边坡的破坏过程。堆砌完成后的模型边坡如图3所示。图3模型边坡成型图Fig.3Photoofmodelslope2.6测点布置本试验共布置了20个加速度传感器，3个激光位移传感器和2个速度传感器。为减小边界效应，传感器均布置在模型边坡中间的纵剖面上。加速度传感器型号分别为朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度传感器，其余为LC0115单向加速度传感器；速度传感器采用中科测控三轴向振动速度传感器；位移传感器采用CD33–250NV单向位移激光传感器。在台面布置一个单向加速度传感器和一个速度传感器，用来采集台面的输入波。传感器布置如图4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移传感器(D)速度传感器(V)加速度传感器(A)图4传感器布置图(单位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加载方案为研究不同地震动参数，包?
本试验共布置了20个加速度传感器，3个激光位移传感器和2个速度传感器。为减小边界效应，传感器均布置在模型边坡中间的纵剖面上。加速度传感器型号分别为朗斯LC0115和LC0161，其中A2～A5，A8～A10，A13～A15是LC0161三向加速度传感器，其余为LC0115单向加速度传感器；速度传感器采用中科测控三轴向振动速度传感器；位移传感器采用CD33–250NV单向位移激光传感器。在台面布置一个单向加速度传感器和一个速度传感器，用来采集台面的输入波。传感器布置如图4所示。X=154X=189X=22420302020zxo36.42303030303035353535.98D1V2D2D3A7A6A5A4A3A2A1V1A12A11A10A9A8A16A15A14A13A20A19A18A17z=120z=90z=60z=30激光位移传感器(D)速度传感器(V)加速度传感器(A)图4传感器布置图(单位：cm)Fig.4Layoutofsensors(unit：cm)2.7地震波加载方案为研究不同地震动参数，包括地震波幅值、频率和持时作用下顺层岩体边坡的动力响应规律以及变形破坏机制，本次试验分别加载正弦波和“5·12”汶川地震时汶川卧龙台记录的E-W向卧龙波(WL)。根据推导出的时间相似常数，原始卧龙波的时间单位压缩10倍。根据压缩后的卧龙波及其幅频曲线(见图5)，得到时间压缩后的卧龙波主频为23Hz。根据振动台的工作频段及频率的相似常数，确定正弦波加载频率分别为10，15，20，25和30Hz。考虑1.00.80.60.40.20.0－0.2－0.4－0.6－0.8－1.0加速度幅值/g024681012时间/s(a)加速度时程曲线0.100.
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土斜坡坡面位移和加速度响应特性的振动台试验研究[J]. 张丹,吴志坚,梁庆国,赵多银,梁超,李福秀. 土木工程学报. 2019(S2)
[2]陡倾顺层断裂带黄土–泥岩边坡动力响应振动台试验研究[J]. 贾向宁,黄强兵,王涛,张宁,姜紫看. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[3]层状岩体斜坡强震动力响应的振动台试验[J]. 黄润秋,李果,巨能攀. 岩石力学与工程学报. 2013(05)
[4]边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析[J]. 叶海林,郑颖人,杜修力,李安洪. 土木工程学报. 2012(09)
[5]陡倾层状岩质边坡动力响应大型振动台模型试验研究[J]. 李振生,巨能攀,侯伟龙,李果. 工程地质学报. 2012(02)
[6]基于MATLAB的地震模拟振动台试验的数据处理[J]. 陆伟东. 南京工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]地震作用下顺层岩质边坡动力响应和破坏模式大型振动台试验研究[J]. 董金玉,杨国香,伍法权,祁生文. 岩土力学. 2011(10)
[8]斜坡加速度动力响应特性的大型振动台试验研究[J]. 许强,刘汉香,邹威,范宣梅,陈建君. 岩石力学与工程学报. 2010(12)
[9]汶川地震诱发罐滩滑坡形成机制初步分析[J]. 赵建军,巨能攀,李果,黄润秋. 地质灾害与环境保护. 2010(02)
[10]“5.12”汶川大地震触发地质灾害的发育分布规律研究[J]. 黄润秋,李为乐. 岩石力学与工程学报. 2008(12)
硕士论文
[1]强震作用下陡倾顺层岩质边坡动力响应分析及失稳机制研究[D]. 贾俊.成都理工大学 2011
本文编号：2949831
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