风积沙路堤地震动荷载作用下动力响应及其频谱特性分析

为了研究风积沙路堤在地震动荷载下的动力响应及其频谱特性,设计和制作了模型路堤并进行振动台试验,借助在模型路堤中预先埋设的加速度传感器测得的数据,进行风积沙路堤的地震动力响应分析。研究结果发现路堤的滤波作用较为显著,先期震动强度和次数对风积沙路堤的动力响应特性有规律性的影响,另外随着加载的动荷载强度的增大,风积沙路堤对输入地震波的加速度放大倍数呈非线性的减小。得出结论:风积沙路堤的阻尼比、自震频率、动模量等参数在动荷载作用下呈现出规律性的变化,而这也是风积沙路堤的动力响应呈现规律性变化的原因。     

基于FLAC~(3D)的地震作用下高陡边坡的动力响应分析

地震荷载是触发边坡失稳的重要原因之一。基于有限差分软件FLAC~(3D)对某高陡边坡进行了动力分析,结果表明:在地震作用下,高陡边坡将发生较大的永久位移,最大永久位移主要集中在坡面和坡顶附近;剪应力集中在坡角,沿坡角向坡体内呈弧线形发展,与静力作用下的破坏模式相仿;随着高程的增加,位移时程和加速度时程都呈现出"放大"效应。     

都汶路土工格栅加筋堤抗震性能浅析

通过对都汶路路堤的震害调查,发现未加筋的素土堤破坏现象严重,而做了土工格栅加筋防护的路堤变形、破坏情况明显较轻。为评价土工格栅加筋堤的抗震效果,设计了素土模型和加筋土模型,进行了二组振动台模型实验。对比实验结果发现,土工格栅加筋能明显减弱土层对地震波的放大效应,在Ⅷ度地震(加速度峰值0.25～0.3g)时,对加速度峰值放大系数可减小约20%;随着地震振动次数和振幅的增加,土体内部的损伤会引起其自振频率的降低,导致土体的自振频率更加接近地震波的卓越频率,使强震下土体放大效应增强,这解释了余震对路堤本体的累积损伤。     

岩质边坡稳定性数值模拟及动力响应分析

采用快速拉格朗日方法,以差分技术引入时问因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟,对湖南省对121援建项目一四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型,并采用2008年5．12汶川M8．0级地震中木卡站实测的地震波,在对地震波进行校正的基础上,进行动力数值模拟,分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处,且在竖向方向均存在较明显的放大效应,其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异,放大倍数分别为18,1．3和6．35。     

地震峰值加速度对填筑路基地震响应特性的敏感性分析

针对填筑路堤地震作用下的动力响应敏感性,采用数值模拟方法研究典型填筑路堤内部在地震作用下的动力参数(加速度、速度、位移)及残留位移等随地震峰值加速度的变化规律及敏感关系,分析结果对明确填筑路堤动力稳定性的关键部位,提高路基设计水平等均具有较强实用价值和指导意义.     

锚杆支护边坡动力响应规律及锚固参数影响

现场调查表明,锚杆支护能有效提高边坡在地震作用下的动力稳定性.通过采用拟静力法对汶川震区内锚杆支护边坡的地震稳定性进行验算后得知,边坡的动力安全系数随锚杆长度的增加而增大.利用FLAC3D分析了地震作用下锚杆支护边坡的动力响应规律以及锚固参数对边坡动力特性的影响.结果表明,锚固措施能有效抑制坡表加速度的放大作用,地震后...     

地震作用下含地下水边坡动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立赋含地下水的三维土质边坡模型,并基于Byrne动孔压增长模型,研究了不同地下水位下边坡的加速度、速度、频谱地震动力响应规律;分析了超静孔隙水压力变化规律。结果表明:在地震作用下,边坡对地震动加速度具有垂直放大效应和临空面放大效应,随着距坡面距离的减小,坡内加速度放大系数呈先减小后增大的趋势,含地下水边坡的放大作用大于无水边坡;速度放大系数沿坡面高程增加而增加,坡内速度放大系数变化规律与加速度一致;边坡主要对地震动的低频成分起放大作用,傅里叶谱峰值随地下水位升高而降低;边坡坡脚位置处超静孔隙水压力最小,但超孔比最大,极易发生液化。     

潼西改扩建工程路堤地震动力响应分析

为分析在地震荷载作用下路堤的动力响应,以潼西改扩建工程为依托,运用MIDAS/GTS有限元程序建立潼西高速公路改扩建工程数值计算分析模型,分析了公路路面的水平和竖向位移响应和路堤边坡面动力响应。结果表明:在地震荷载作用下,距旧路中心距离越近,最大水平和竖向位移越小;新旧路基结合部产生明显的相对水平位移,路面发生断裂破坏的概率最大;同一地震荷载作用下,不同高程路堤的加速度的放大系数并不相同,随着高程的增加,放大系数整体上逐渐变大;当路堤坡顶观测点出现水平位移峰值时,坡面其它各观测点同样出现水平位移峰值,坡顶观测点的水平位移和加速度峰值并不同步,水平位移峰值滞后于加速度峰值。     

桩锚结构的动力特性研究

在地震作用下桩锚之间相互作用，其受力关系复杂。运用FLAC3D有限差分软件建立数值模型，并施加简化后的汶川地震波，分析地震作用下桩锚支护边坡的位移、加速度、锚杆轴力响应等动力特性。结果表明:桩锚结构对边坡土体位移和边坡的稳定性具有良好的控制作用。     

不同坡率条件下边坡动力响应特性研究

基于FLAC-3D软件建立坡率为0.75∶1、1∶1、2∶1的3个边坡,考虑地震加速度时程的输入,模拟不同坡率下边坡坡顶与坡脚的位移、速度、加速度以及剪应力的响应特性,并得出以下规律:随着地震波加速度时程的不断作用,坡顶位移呈非线性增长模式,坡率越大,边坡坡顶位移越大;坡顶水平速度呈上下波动形式,总体呈现出先增大后减小的波动过程,边坡在动力作用下破坏具有突发性;地震作用下边坡坡顶加速度具有放大效应,动力作用下边坡坡顶的放大系数不会超过6.5;坡脚位移随加速度时程呈现出非线性增长模式,随着坡率的增加坡脚竖向位移呈先增大后减小的趋势;坡脚水平速度呈上下波动形式,总体呈现出前期先增大后减小的波动过程;边坡坡顶加速度具有放大效应,动力作用下边坡坡顶的放大系数不会超过3.1。     

红层软岩路堤地震动力响应规律研究

应用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,以路堤上各观测点的加速度峰值作为响应指标,研究云南红层地区路堤边坡在地震作用下的动态响应规律。结果表明,路堤动力响应效果随坡度的减缓而减小,随地震波入射角的增大而减小;路堤高度对路堤动力响应的影响较复杂,其影响比坡度及地震波入射角两个因素更强烈;并据此提出了该地区路堤坡度及坡高的建议取值及路堤与地震波入射方向的相对角度。     

凝灰岩类土质边坡地震动力响应分析

以凝灰岩类土质边坡为研究对象,采用数值模拟计算方法对边坡的地震动力响应进行了分析,讨论了泊松比、阻尼比参数取值变化对边坡动力响应的影响.结果表明:地震作用下,水平加速度在凝灰岩类土质边坡中的分布具有明显的折减效应,且随高度衰减;边坡稳定系数随地震时程波动变化,在某个瞬时会小于1.0,但一般不会造成边坡的整体失稳破坏;基...     

地震作用下土工格栅加筋土挡土墙动力响应分析

采用连续介质快速拉格朗日差分方法对一座土工格栅加筋土挡土墙地震作用下的动力响应进行了计算分析,将加筋材料中最大拉力、动土压力、加速度放大效应的数值模拟结果与FHWA和公路加筋土工程设计规范计算值进行了对比分析。计算分析表明,挡土墙面板位移与加筋材料拉力均随时间累计增加,地震持续时间对加筋土挡土墙动力影响明显;在地震末期,加筋材料拉力、动土压力数值计算值要明显大于规范计算值;地震时加速度沿墙高有明显的放大效应,加筋土挡土墙墙趾分担了相当一部分动土压力。当前规范设计方法对这些因素均未给予充分的考虑。     

不同进洞高程黄土隧道洞口段振动台模型试验研究

黄土地区的隧道开挖打破了边坡内部原有的平衡状态,在地震作用下隧道洞口段可能受到严重的破坏而反映出不同的动力特性和震害特征。以宝兰客运专线大断面黄土隧道为工程背景,基于坡脚进洞和1/2倍坡高程进洞2种工况,开展黄土隧道洞口段的大型振动台模型试验,重点研究边坡不同高程位置处进洞的隧道洞口段坡-隧系统所表现出的震害特征和加速度响应特征。结果表明:(1)模型Ⅰ(坡脚进洞)洞口边坡发生震陷型滑塌,表现出纯黄土边坡的破坏特点,坡-隧系统相互作用不明显;模型Ⅱ(1/2倍坡高进洞)洞口边坡发生失稳性滑塌,并由坡顶前缘横向拉裂缝逐步向洞口附近扩展,拉张裂缝逐步发展为剪张裂缝,表明隧道自坡腰进洞影响了洞口边坡的稳定性,坡-隧系统相互作用明显;(2)进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,进洞高程对高烈度地震作用下隧道洞口段衬砌的加速度响应有显著的放大作用,在隧道洞口段的抗震设计中应加以适当考虑。(3)在2种工况下隧道仰拱压力在20 cm位置处均达到最大,距洞口20 cm距离的部位是坡-隧系统相互作用最强烈的部位。当地震波幅值较小时,进洞高程对仰拱的外表压力有影响,对拱顶影响不大,随着地震波幅值加大,进洞高程对拱顶的外表压力影响明显增大,而对仰拱的影响显著降低。     

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应.结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈...     

西南某机场高填方加筋边坡稳定性分析

中国西南地区地形复杂多变,新建机场需要进行高边坡的填筑,存在较大的滑坡隐患。为科学指导施工,该文以西南地区某在建机场为例,提出了一种基于FLAC~(3D)的复杂边坡建模方法,并结合Mohr-Coulomb模型和强度折减法对高填方加筋边坡的稳定性进行分析,部分研究成果在边坡工程中得到了应用。计算结果表明:土工格栅的加筋作用对边坡的稳定性有显著的提升,填方边坡的安全系数由初始状态的1.23增长为全边坡加筋(6层)的1.62;土工格栅加筋能将周围土体连接成整体,发生联动沉降,但其存在一定的影响范围;土工格栅加筋作用能提高坡面的水平约束,限制加筋区域及其影响范围内边坡土体的侧向形变。     

退台式格宾加筋挡土墙现场测试及数值模拟分析

通过对某高速公路加筋挡墙两个断面进行现场监测试验,分析了退台式格宾箱加筋路堤墙后土体受力变形特性,并在现场试验的基础上采用FLAC~(3D)有限差分软件进行了数值仿真分析,对加筋挡墙墙后土体水平土压力、挡墙内部土体水平变形、挡墙内部垂直土压力以及筋材应变分布进行研究。结果表明:筋材能够很好的控制土体的塑性变形;潜在滑裂面位置为离挡墙0.34H到0.6H区段内(H为第一级边坡高);加筋处理后边坡的安全系数为1.28;面墙附近垂直土压力产生较大的突变,挡墙基础处垂直荷载较大,且墙趾下方基础处水平应力集中明显,挡墙侧向变形呈中间大两侧小的外鼓曲线分布。     

土工格栅加筋高陡坡路堤稳定性及其影响因素分析

土工格栅具有独特的物理力学性能,将其作为加筋材料铺设于路堤边坡中,能够有效地改善路堤的变形特性,提高路堤的整体性能。采用FLAC3D建立数值分析模型,基于强度折减法对土体抗剪强度参数及筋土界面参数进行模拟,对比分析了土工格栅对高陡坡路堤稳定性的影响。同时,研究了不同条件下路堤边坡的安全系数及潜在滑动面的变化规律。结果表明:当土体抗剪强度参数较小时,在土体中铺设土工格栅,路堤边坡安全系数可提高10%~20%;对比分析加筋与未加筋工况下路堤边坡的稳定性可知,格栅与土体的相互作用提高了路堤的稳定性,边坡滑动面向深层发展,其曲率变缓。     

本期导读

正桩承式加筋路堤在地震高烈度地区大量修建和使用,有必要建立地震动非一致输入下桩承式加筋路堤整体系统的三维数值模型及高效计算方法,对地震波斜入射下的桩承式加筋土路基反应规律进行系统的研究……地震波斜入射下桩承式加筋路基动力响应分析(郜新军等,P1)针对山区丘陵公路边坡稳定性评价中存在着大量模糊性、易变性和随机性因素,优化改进了标准集对分析理论(SPA),并结合层     

季节冻土区框架锚杆支护边坡地震动力响应简化计算方法

为了研究地震作用下季节冻土区框架锚杆支护边坡体系的地震动力响应变化规律，考虑到季节冻土区边坡土体的季节分层特征，将未冻结土层处理为黏弹性Winkler地基模型，冻结层处理为中间剪切层，框架立柱处理为Euler-Bernoulli弹性梁，用线性弹簧和阻尼器来模拟锚杆锚固段与周围土体的相互作用，建立了季节冻土区框架锚杆边坡支护结构简化动力计算模型。基于D’Alembert原理并引入Dirac函数，给出了冻结期和融化期时框架-锚杆-边坡支护体系的运动方程；其次通过振型叠加法对其进一步解耦变换，并采用隐式时域逐步积分法对解耦后的体系方程组进行求解，最后将提出的计算方法应用于工程算例，且与振动台试验结果进行了对比分析。结果表明：相同地震波作用下，坡顶处加速度大于坡底，同一位置处的融化期峰值加速度比冻结期大，具有季节差异效应和高程放大效应；同时考虑冻胀和地震作用时冻结期的锚杆轴力和立柱弯矩大于地震作用时融化期的锚杆动轴力和立柱动弯矩；加速度、轴力等振动台试验结果与理论计算值在总体趋势上较为一致，即提出的计算方法能够刻画地震作用下季节冻土区框架锚杆支护结构工作状态。研究结果可为季节冻土区框架锚杆支护...