地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应

地震作用下,坡面形态对岩质边坡的变形破坏过程存在一定影响。文中以汶川地区公路沿线具有典型坡面形态的顺层岩质边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种坡面形态下边坡的变形破坏过程,并监测坡体关键位置处的位移和坡体应力场。通过模拟结果,对比分析不同坡型边坡变形破坏的动力响应时间、边坡的破坏位置,以及边坡破坏的程度和模式,总结出地震作用下该类顺层岩质边坡变形破坏的坡面效应,最后通过应力场分析引起坡面效应的原因。     

基于Newmark-β法的地震作用下顺层岩质边坡可靠度时程分析方法

为了提高传统顺层岩质边坡地震响应的时程分析方法的计算效率,以及在地震作用下边坡动力可靠度评价指标的选取方法中考虑地震随机性的特征,运用Newmark-β法和MATLAB/Simulink工具建立了顺层岩质边坡地震响应的简化计算方法,基于Monte Carlo法进一步给出了安全系数与可靠度时程的计算方法。根据边坡工程技术规范中规定的边坡稳定安全系数最低要求值和实际工程中可接受的边坡最大允许破坏概率,提出了最低安全要求可靠度和最大允许失效可靠度2个新的评价指标,并给出了相应的计算方法。最后,采用2个新的评价指标对地震作用下边坡动力可靠性进行综合评判。结果表明:提出的顺层岩质边坡地震响应简化计算方法合理可行,且具有较高的计算效率和精度;与其他的边坡地震可靠度评价方法相比,该方法采用2个新的评价指标评价地震作用下边坡动力可靠性的方法可靠,其考虑了边坡地震可靠度随机性的特征,且与边坡工程技术规范和实际工程风险相结合,计算结果能更真实地反映地震作用下边坡的安全状况,更具合理性和工程适用性。     

缓倾顺层岩质边坡变形破坏及处治技术研究

在查明边坡结构特征以及地层岩性特征的前提下,对宜巴高速公路第四合同段黄花互通D匝道的工程地质条件进行分析,并对软弱结构面进行研究,在此基础上运用FLAC软件对边坡变形破坏进行数值模拟,对边坡变形破坏机理进行深入探讨。研究结果表明:顺层岩质边坡中软弱结构面对边坡稳定性起到主控作用,存在夹层物质的黏性土具有遇水膨胀性质,对边坡失稳有推动作用。上覆岩体沿着软弱结构面发生滑动,前缘率先发生滑动,拉动后缘岩体发生滑动,破坏模式属于顺层滑移拉裂型破坏。通过预应力锚杆对边坡进行加固后,边坡稳定性得到改善,可保持其稳定状态。     

汶川地震岩质边坡崩塌机理分析

为研究岩质边坡的地震崩塌机理,对汶川地震广岳铁路沿线岩质边坡进行震害调查,发现与拟静力分析的滑移假设不同,地震作用下块体崩塌具有抛射特征。通过对楔形块体岩质边坡模型进行有限差分动力数值计算,发现水平地震动作用下块体顶部会产生0.9倍水平向峰值加速度的垂直向峰值加速度,块体内部的水平向峰值加速度约为相同高度完好岩体水平向峰值加速度的2倍;块体在强地震作用下产生的是斜向下抛射运动而非平抛运动,初始速度矢量与水平面的夹角约为41.6°。研究初步揭示了岩质边坡在地震作用下的崩塌机理,为深入揭示块体的地震动响应规律奠定了基础。     

基于FLAC3D的含泥质软弱夹层顺层岩质边坡滑坡治理研究

以杭深线K1455+600～+855下行左侧顺层路堑边坡为例，通过模拟分析顺层岩质边坡应力场、位移场及剪切区分布情况，研究了顺层岩质边坡的滑坡机理。同时，通过数值有限差分法分析显示，在边坡顺层带的泥质软弱夹层存在剪应力集中区，与顺层带的地质和物理力学滑坡分析结果相吻合。     

基于破坏机理的顺层岩质边坡施工方法及支挡结构选择研究

结合垄茶（界化垄—茶陵）高速公路顺层岩质边坡的施工,从顺层岩质边坡的破坏机理、破坏类型出发,在分析顺层岩质边坡稳定性影响因素及敏感性的基础上,对顺层岩质边坡的施工方法及支挡结构的选择与优化进行了研究。     

含软弱夹层顺层陡坡失稳机制及治理措施分析

含软弱夹层的顺层陡坡率岩质边坡的失稳机制分析及治理是公路工程中的难点问题,针对某高速公路中岩质路堑边坡滑坡,采用有限元方法对边坡滑坡的过程进行反演、基于强度折减理论对该滑坡的治理措施及稳定性进行了分析.结果 表明:边坡开挖产生的陡坡率引起卸荷拉张裂隙发育,进而导致前缘岩体崩塌是滑坡诱发阶段,后缘岩体沿顺层软弱夹层滑动是滑坡的发展阶段;滑坡治理设计的卸载、坡脚锚固及前缘反压等措施有效,可为类似含软弱夹层的顺层陡坡率滑坡治理提供参考.     

顺层岩质边坡变形破坏机理分析

目前,关于顺层岩质边坡失稳的研究多注重于力学模型和计算方法的建立,而忽视地形地貌、地层结构、微构造等因素对顺层岩质边坡变形破坏的影响。以道路工程砂、泥岩互层边坡失稳为例,综合考虑坡体结构、地层结构、微构造等多个因素,通过有限元数值模拟,对顺层岩质边坡的变形破坏机理进行研究,分析了多临空面组合、不等厚互层结构岩质边坡的变形破坏模式,并针对其变形破坏模式提出了相应的处治措施。     

山区高速公路软质岩路堑顺层滑坡机制及整治方案研究

在路堑边坡的工程勘察设计过程中，岩层产状是路堑边坡稳定性的关键因素之一，软弱结构面的强度指标对顺层岩质边坡的稳定性起主要控制作用。以某绕城高速公路某处软质岩顺层边坡工点为例，在工程地质勘察清楚、现场调查资料详尽的基础上，对该顺层滑坡采用了坡脚路堑挡土墙、中部设置抗滑桩、坡面锚杆框架梁防护及完善排水设施等综合整治设计方案，顺层滑坡处置效果良好。     

基于FLAC3D的顺层岩质边坡稳定性分析

结合某高速公路顺层岩质边坡工程实例,运用FLAC3D软件建立顺层岩质边坡的三维模型,对该边坡的稳定性进行了数值模拟.结果表明,顺层岩质边坡上部四层结构面的应变较大,应力较小,容易发生失稳破坏;在顺层岩质边坡处治方案选择中需考虑边坡失稳形式,加固处理过程中要以靠近坡脚处的第四层结构面作为处理重点.     

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。     

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。     

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。     

地震作用下锚索框架梁边坡的振动台模型试验研究

以海西福永高速公路某标段预应力锚框支护土岩二元结构边坡工程为依托，通过模型试验法在大型振动台作用下对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡的地震响应规律进行了研究。结果表明:沿坡高方向向上，PGA放大系数呈递增趋势，表现出明显的"趋表效应"和"鞭梢效应"；地震强度等级较高情况下，土体的塑性特征非常明显；地震波频谱特征不同导致加速度峰值放大系数存在差异并随坡高变大而呈现变小的趋势，最终在边坡坡顶处逐渐趋于一致。     

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。     

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。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果，按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道，在总降雨量50 mm，降雨强度10 mm·h^-1的条件下，分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波，对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况，通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下，黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性，El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应，说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时，也与地震波的频谱特性有关，黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波；对模型横向加载，模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化，横向的加速度响应大于竖向的加速度响应；拱顶位置的土压力较大，拱脚位置虽然土压力较小，但应变变化较大，应力集中现象明显；通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小，且应变越大的部位减震率越高，不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%，设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形，而且能吸收地震能量，发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用，减小土体的裂缝宽度及深度。     

基于振动台试验的桩板墙加固边坡抗震性能研究

以大型振动台模型试验为手段，以昆明市某边坡为原型，对地震作用下桩板式抗滑挡墙加固边坡的加速度、位移和动土压力响应的分布特征和变化规律进行研究。以大瑞人工波为研究对象输入地震波，设计相似比为1∶20的桩板墙加固边坡模型与自然边坡开展对比实验。研究表明:自然边坡在Ⅷ级地震烈度下，边坡体后缘产生大量张拉裂隙，后缘与母体脱空，具备滑坡的前兆特征，与自然边坡试验现象比较，桩板墙加固边坡的抗震稳定性较好，边坡在设防烈度（Ⅷ基本烈度）范围内保持稳定；当加载地震波峰值加速度相对较小时，水平加速度延高程有明显放大效应，会对自然边坡稳定性产生不利影响；当加速度相对较大时，有水平加速度延高程既出现放大现象也产生缩小现象；桩板墙加固后边坡对地震波的放大效应明显比自然边坡土体小，说明桩板墙能有效减弱边坡的震动效应；在地震动激励下，动土压力峰值随着加载地震波幅值的增大而增大，在同一加载工况下，离桩顶越远，动土压力峰值越大，桩板墙最大土压力出现在靠近桩板墙底的位置。试验结果有助于揭示该结构抗震机制，可为支挡结构的选取与桩板墙结构抗震设计提供依据。     

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。     

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