含软弱夹层锚框支护边坡的地震动响应与动力稳定性研究

发布时间：2020-06-09 03:52

【摘要】：锚索框架支护体系己在各类边坡工程中得到广泛应用,尤其对含软弱夹层的边坡工程,其加固效果十分显著。但对含软弱夹层锚框支护的地震动力响应及动力稳定性的相关研究仍较为少见。本文以漳州招银高速公路边坡工程为实例,通过振动台模型试验和数值模拟分析,研究含软弱夹层锚框支护边坡在地震动作用下的动态响应、动力特性及破坏机理等问题。重点关注坡体加速度、土压力、位移及锚索轴力的地震动态响应;分析高程、地震动幅值、地震动类型等因素,对上述动态响应的影响规律。同时将强度折减法引入动力时程分析中,求得不同地震动作用下的边坡动力安全系数。并在基于极限平衡的通用条分法基础上,考虑水平地震力作用和锚框支护作用,提出一套基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析简便计算方法。得到主要结论如下:1)坡面和坡内各测点水平加速度峰值(PGA)放大系数均随高程增加而非线性增大,均呈现明显的鞭梢效应。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。2)提出水平土压力峰值(PEP)震荡系数的概念,其定义为地震动引起的附加水平压力峰值与静止土压力的比值。研究表明:PEP震荡系数随埋深的增加而整体呈减小的变化趋势,随地震动幅值增大而非线性增加。小振幅工况下,边坡土体整体上保持弹性状态,各测点处正负向PEP震荡系数都大致相等;随着地震动幅值的增大,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。3)加速度的频域分析表明,高频成分丰富的WC波,其卓越频率与坡体自振频率较为接近,故WC波引起的高程效应和土压力峰值均明显大于其他地震波。同时地震波自下而上传播过程中,其频率成分发生了显著改变,出现了“双峰值”现象,两个峰值均随着高程增加而出现不同程度的增益。4)将强度折减法引入地震动力时程分析中,可求得锚框支护边坡在不同地震动作用下的动力稳定安全系数。计算结果表明,边坡动力稳定安全系数受地震动幅值与类型的影响较大。-5)使用上述推导出的基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析简便计算方法,得出的动力稳定安全系数与数值模拟结果相同,表明该方法能够为边坡工程的抗震设计,提供一种较为准确的简便计算手段。上述研究结果揭示了含软弱夹层锚框支护边坡的地震动态响应规律和动力特性,提出了边坡动力稳定性计算的新方法,对边坡抗震设计具有重要的工程借鉴作用和参考价值。
【图文】：

１．４研究方案逡逑本文采用模型试验、数值模拟、理论分析等研宄手段，研究锚框支护边坡的逦－－逡逑地震动态响应与动力稳定性，其总体技术路线如图１－丨所示。具体三种技术手段逡逑（基于振动台的模型试验、基于ＦＬＡＣ３Ｄ平台的数值模拟，以及基于通用条分逡逑原理的理论分析）的研宄方案分别详述如下。逡逑含软弱夹层的描框支护岩质边坡逡逑”逡逑振动台模型试验研宄逦｜数值模拟研宄逦基于通用条分的理论分析研宄逡逑逦ｔｉ逦逦逦４逦逡逑￣￣￣逦￣￣１逦通用条分法逡逑逦逦逦逦１邋动力邋静力逦Ｔ逡逑地震动邋变形破逦时程逦稳定逦逦＊逦逡逑监测数逦坏现象逦分析逦性分逦＆舰１}r’法逡逑据分析逦分析逡逑逦逦邋逦逦邋逦邋逦逦逡逑＋动力安全系数＾动力安全系数逡逑＿］邋［＿＿＿逦士逡逑模型逦数值逦１逡逑试验逦模拟逦动力稳定性分析逦、逡逑结果叫结果逦１逡逑逦Ｙ逦逡逑含软弱夹层的锚框支护岩质边坡地震动力响应规律逡逑图ｉ－ｉ总体技术路线逡逑１．４．１基于振办台的模型试验研究方案逡逑根据相似理论三大定理，确定三个完整且相互独立的物理量的量纲，进行量逡逑－９－逡逑

逡逑图１－３基于ＦＬＡＣ３Ｄ５．０分析平台的数值模担总体流程逡逑１．４．３基于通用条分的理论分析研究方案逡逑在传统通用条分法的基础上，考虑附加地震作用力和锚框支护所提供的锚固逡逑力，分析微分形式的土条受力平衡，推导积分形式的滑体极限平衡，编程搜索求逡逑解相应极限平衡方程。其技术路线如图１＊４所示。逡逑－１１邋－逡逑
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU435

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6 刘天s

本文编号：2704119