不同频率地震波作用下的土质边坡动力响应研究

运用有限差分软件FLAC2D，通过改变正弦波的频率，研究边坡的位移、加速度和速度的动力响应。结果表明:坡体对地震波加速度有放大作用，随着竖直高度的增加或距离坡面距离的减小，放大效应愈加明显，且在坡顶处放大系数最大；在坡面中部，坡体对地震波速度有削弱作用，但在坡顶和坡脚处表现为放大作用，且速度最大值位于坡脚处。边坡在地震波持续作用下位移增大，且最大位移出现在坡脚处，当其达到临界状态时边坡失稳。当地震波频率逐渐增大，加速度峰值放大系数呈增大趋势，速度放大系数呈增大趋势，坡体位移呈减小趋势。     

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。     

桥址岸坡凸出部地震影响评价及墩台位置优化

凸起边坡场地的地形地震影响性评价对工程稳定性尤其重要。依托特大桥桥址边坡案例,利用极限平衡法和有限元数值模拟方法,研究了考虑风化带影响的凸出部在不可变水平地震放大系数(规范方法)和可变水平地震放大系数分别作用下,边坡稳定性和变形随临坡距离变化关系。研究结果表明：(1)考虑风化带影响的凸出部受到地震放大作用影响较大的是强风化带,而中微风化带受地震放大效应影响较小。(2)当临坡距离为23 m时,满足地震稳定性,且考虑风化带影响的凸出部在不可变水平地震放大系数(规范方法)和可变水平地震放大系数作用下稳定性系数变化趋势较一致。(3)为保证该桥址边坡开挖地形的地震稳定性,墩台外侧距离坡面距离不小于15～23 m,若选择低值需采取强加固措施,选择高值可采取一般处置措施。为考虑风化带的凸出地形的高陡边坡桥位地震工况设计提供一定指导。     

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。     

基覆边坡动力响应的模型试验研究

竖向地震动对地震边坡稳定性有很大影响，基于此，设计了基覆边坡的模型试验（水下爆炸振动），对界面光滑无支挡结构（A坡）、界面光滑有支档结构（B坡）及界面粗糙无支挡结构（C坡）三种类型基覆边坡概化模型的破坏模式和竖向加速度响应特征进行了研究。利用加速度比这个无量纲量描述测点加速度响应的主要特征，在此基础上对比分析三种结构的基覆边坡的破坏模式、加速度响应特征和桩板墙的土压力分布。结果表明:三种边坡的表层松散土体均产生碎屑流状的下滑滚动，且C坡最明显，A，B坡沿交界面错动且在覆盖层顶部可以看到明显的下错现象；A坡     

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...     

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震荡系数与埋深呈负相关;地震强度增加时,PEP震荡系数增加。     

漳永高速公路高边坡地震动力响应及稳定性分析

以福建漳州—永安高速公路某含断层的锚框支护边坡工程为依托,运用FLAC3D建立数值模型,采用强度折减法分别对该边坡的静力和动力稳定性进行了详细分析。在烈度为7度的地震波激励下,坡内和坡面各测点处加速度峰值放大系数均呈现出明显的高程效应,且坡顶处具有明显的鞭梢效应;锚索轴力也较静力时明显增大,且在潜在滑移面处达到最大;通过动强度折减法和失稳判据综合判断,其动安全系数为1.68。     

框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法

为了能够准确地进行框架预应力锚杆边坡支护结构动力分析及抗震设计,通过对该类结构进行震害分析,推导出地震作用下动土压力计算公式,建立了框架预应力锚杆支护结构的动力计算模型,并采用力法进行了求解。基于建立的动力分析模型和震害模式,给出了其抗震设计方法。考虑了地震响应沿坡高放大效应,根据极限平衡理论和破坏模式建立了框架预应力锚杆边坡支护结构的动力稳定性验算模型。将提出的方法应用于工程实例,并用有限元法进行了对比分析。结果表明：提出的分析模型具有较高的精度,是一种简单、实用的分析与设计方法;地震作用下最危险截面发生在边坡中偏上部位;梁柱截面尺寸是延性设计和发生斜压破坏的主要控制因素。     

高填土路堤边坡地震动力分布系数探讨

对于25m以下的路堤边坡,公路工程抗震设计规范规定了其在地震作用下边坡设计的综合地震影响系数的取值。针对目前公路路堤边坡不断增高的趋势,对25m以上的高路堤边坡进行地震作用下的稳定性分析,并对计算结果进行分析、汇总,探讨得出了高填土路堤边坡的地震动力放大系数公式。     

凹陷地形地震波加速度放大效应的振动台模型试验研究

设计并完成了1:10的大比例尺高山河谷地形的非均质场地大型振动台模型试验，研究了El Centro和汶川卧龙地震波在三向激振作用下凹陷地形内顺坡向、垂直坡向和底部场地的加速度动力响应规律。结果表明:①顺坡向和垂直坡向的X，Y，Z向加速度均具有高程放大效应，且凹陷地形底部的放大性最小；②凹地底部X，Y，Z向的加速度及其反应谱峰值均具有高程放大效应，底面两侧的加速度存在较大的差异，具有明显的软土放大效应；③顺坡向时0.4 g地震波作用下加速度反应谱峰值的放大性大于0.2 g时，0.1 g最小；对于汶川地震波来讲，凹地底部的加速度反应谱的放大性最小，El Centro地震波时，则是距离坡脚3/4处的加速度反应谱的放大性最小；垂直坡向的加速度反应谱峰值的放大性在凹地底部最小；④凹地底部X，Y，Z向的加速度傅里叶谱变化情况基本一致，地震波由底部向沟谷内部传播时，加速度傅里叶谱的低频成分逐渐增大而高频成分减弱。     

结构面对岩体边坡动力响应的影响研究

运用离散元软件3DEC,通过研究结构面在地震波作用下,其产状、起始位置、刚度以及密度与岩体边坡PGA放大系数峰值变化关系,揭示岩体边坡中的结构面对地震动力响应特征的影响规律。结果表明:结构面倾角增大,岩体边坡的动力稳定性变差;结构面起始位置越高,岩体边坡的地震动力响应则越强,反之则越弱;结构面刚度能影响地震波的能量分配关系,但不能改变其传播路径;结构面发育越密集,岩体边坡地震动力响应越强烈,动力稳定性也就越差。     

边坡岩石块体动力响应及锚固抗震效应研究

为研究路堑岩质边坡的抗震设防问题,在对汶川地震震区公路沿线岩质边坡进行震害调查的基础上,以川藏公路沿线某处典型岩坡为例,结合块体理论分析和动力数值计算,对边坡岩石块体的地震动反应特性及块体锚固效应进行研究。结果表明:节理会造成加速度的显著放大,未锚固的楔形块体加速度放大系数比完好岩体大3倍;锚固后,加速度放大系数比锚固前减小了30%。频谱分析表明,节理面降低了岩体的整体性,提高了地震动放大的幅值,扩大了加速度放大的频率范围,并使自振频率接近地震波的主频,从而增强了块体的地震动反应强度;锚固使节理岩体的自振频率远离地震波的主频,降低了节理面附近岩体响应加速度的幅值,从而提高了岩体的抗震能力。     

高填方边坡动力响应变形特征数值模拟分析

依托西部某高原机场工程案例，开展高填方边坡动力响应变形特征数值模拟分析。结果表明:边坡动力响应呈现坡顶最剧烈，坡脚次之，中部最弱，位移和加速度具明显的高程放大效应的特征，并与地下水工程效应密切相关；强震作用易引发填方边坡产生过大沉降、不均匀沉降及侧向变形会导致边坡开裂、隆起，甚至大规模滑移，影响边坡的稳定性。     

反倾边坡支护结构的拉筋动力响应振动台试验研究

采用几何相似比为1:30的模型,模拟含泥化夹层的反倾岩质边坡振动台试验,在EL Centro地震波、汶川地震波和人工波的作用下,研究了预应力锚索(杆)拉筋轴力的动力响应规律。结果表明:泥化夹层饱水后,不同高程处拉筋轴力的地震动力响应值均大于泥化夹层饱水前;拉筋轴力的最大值并不随着输入地震波峰值(PGA)的增加而递增,在汶川地震波激振下,当PGA=0.3 g时达到峰值;拉筋预应力的损失值随着高程的增加而增大,随着输入地震波峰值的增加而收敛。     

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。     

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。