“5.12”汶川大地震公路路基边坡典型震害分析

通过大量灾区道路的路基边坡的震害调查,分析灾区公路路基边坡及支挡结构典型震害特征,指出边坡破坏与地震断裂带、岩性等的关系;比较了路基边坡有无支挡结构的震害表现形式,并对灾后道路重建提出了建议。     

毕威高速公路某边坡变形机制及数值模拟

以贵州毕威高速公路某边坡为例,通过对现有变形特征及路堑边坡开挖形成的临空条件分析,得到坡体的变形机制为:蠕滑-局部拉裂,并已进入匀速蠕滑阶段。运用ANSYS软件建模,运用FLAC3D数值软件计算其主剖面开挖边坡在暴雨工况下的应力-应变分布情况。结果表明:基覆界限附近已形成软弱带,部分土体发生剪切破坏;需尽快放坡并对边坡进行抗滑支挡及设置排水措施,否则软弱带会进一步发展成滑面,导致坡体失稳破坏。     

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。     

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。     

支挡结构的震损快速评估方法研究

支挡结构已被广泛地运用于各类边坡的治理,尤其在我国西南的高烈度山区。基于大量的汶川地震支挡结构震害调查数据,建立了支挡结构的破坏等级划分标准,将支挡结构的震害等级划分为轻微破坏、中度破坏、严重破坏和完全损毁。根据汶川地震的实际情况,对地震动参数计算模型进行了修正,并基于修正后的地震动参数计算模型建立了支挡结构的破坏概率模型,进而在已知地震动强度的情况下,可以得到支挡结构发生各级震害的概率。根据规范提供的损失比数据,可以快速计算得到支挡结构的震害损失数据。基于建立的震损评估方法,地震发生之后能够快速地对支挡结构的震害损失进行估计。     

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。     

十天高速成县段路堑边坡失稳机理分析及治理方案

针对十天高速成县段路堑边坡有挖必滑的现象,从地质条件和坡体物质结构方面进行分析,发现边坡破坏内在因素为构造、坡体物质结构和地下水渗流,诱发因素为坡脚开挖,边坡破坏力学机理是堆积层的蠕变-拉裂-蠕滑式破坏,变形破坏过程为开挖卸荷蠕变、后缘拉裂滑面贯通和蠕滑破坏。根据坡体物质成分和变形机理,分别提出综合治理方案:坡冲积粉质黏土堑坡采取坡脚支挡、坡面防护和截排水;崩坡积粉质黏土夹块石堑坡采取坡脚支挡、坡面绿化和截排水;崩积块碎石堑坡采取坡面绿化或坡面圬工防护工程和地表截排水方案。治理方案得到了工程验证。     

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。     

某金沙江大桥顺层岩质岸坡稳定性分析

顺层岩质边坡的稳定性常常影响到山区高速公路建设的顺利开展。通过对金沙江某拟建大桥的工程地质和岩体结构分析,采用基于地质强度指标（GSI）的等效Mohr-Coulomb强度参数法确定了桥基岩体力学参数,并用极限平衡法分析了四川侧岸坡拉裂-滑移破坏模式的稳定性。计算结果表明:四川侧岸坡在天然工况和暴雨工况下是稳定的,但在暴雨+地震工况下处于欠稳定状态,需要采取支挡措施。     

岩质高边坡运营安全风险源辨识方法

高速公路岩质高边坡运营期病害频发,为系统识别影响运营安全的风险源,研究提出风险源辨识方法。运用贝叶斯网络技术与风险传递路径方法确定了高边坡病害风险致因,分析了病害导致运营安全的风险机理;运用逐坡普查与重点调查,了解边坡基本信息与动态信息,提出了运营期高边坡风险源检查表,确定边坡断面几何特征与水的影响两个风险源指标,边坡断面几何特征指标(A)分为坡高(A_1)、坡度(A_2)与坡顶集中荷载(A_3)3个二级指标,水的影响指标(C)以渗流流量1 m3/d阈值作为分级标准。利用工程地质类比与复核,确定边坡岩体结构(B)与破坏模式(E)两个风险源指标,边坡岩体结构指标分为基岩风化特征(B_1)、坡体结构(B_2)与结构面特征(B_3)等3个二级指标,边坡破坏模式风险源指标分为崩塌脱落(E_1)、倾倒破坏(E_2)、平面破坏(E_3)、楔体破坏(E_4)与破坏模式难以确定(E_5)等5个二级指标。通过对支挡加固设施的设计定性分析、量化监测与计算,判断原设计的适宜性,由此确定边坡支挡加固设施指标(D),该指标分为抗滑桩及桩板墙(D_1)与锚杆/锚索框架(D_2)两个二级指标,每个二级指标根据病害损伤程度不同,划分了5%,10%,20%共3个缺陷分级量化标准。重庆某高速公路运营期高边坡风险源辨识结果表明,运用该方法能够系统准确辨识运营期岩质高边坡风险源并给出具体指标分级内容,为后续风险评估的开展奠定了基础。     

挂板斜插式桩板墙土压力分布模式试验研究

斜插式桩板墙是支挡结构与景观绿化相结合而形成的一种新型道路边坡支挡形式,目前已在实际工程中得到应用。由于该结构允许墙背土体主动变形,墙背不完全垂直、光滑及墙背地下水可自由渗透等方面与传统直挡板桩板墙相比具有特殊性,在一定程度上影响了挡墙墙背土压力的发挥。为此,通过室内模型试验,对比分析了斜插式桩板墙与传统直挡板桩板墙在土压力分布模式上的区别。     

上覆土层对可液化场地地震响应的影响研究

为研究上覆土层厚度及土性对地震作用下的可液化场地响应的影响,构造若干类典型可液化场地剖面,将水平成层场地置于基岩上,选取Carbondale波并利用D-mod 2000进行场地非线性动力分析。经计算,随着上覆土层厚度的增加,地表峰值加速度减小;随着上覆土层塑性指数的增大,地表峰值加速度增大;可液化场地对输入地震波具有缩小效应。     

斜插式桩板墙在公路边坡中的应用分析

斜插式桩板墙是结合景观绿化方法发展的一种新型山区公路边坡支挡形式。在与传统直立式桩板墙比较分析的基础上,明确了斜插式桩板墙的优点。分析了斜插板的设计思路与方法,提出了斜插式桩板墙的施工工艺及质量控制措施,探究了绿化措施及相关植物选择。     

土质边坡板椅式桩板挡墙工作机理数值计算分析

板椅式桩板挡墙是深厚斜坡软土地段路基边坡的一种新型支挡结构,亟需对其工作机理进行深入分析.运用ABAQUS有限元软件,建立了板椅式桩板挡墙的三维数值模型,对结构的内力变形、岩土体作用及主要影响因素进行了分析.结果表明:内力极值出现于桩梁交接处与岩土交界面附近,横梁需作为特殊构件设计;现有土压力分布假定基本能满足结构计算要求;覆土模量大于100 MPa或基岩模量大于10 GPa时,可不计岩土体参数对结构内力变形的影响;副桩布设于主桩内侧可有效降低椅式桩内力、转换桩基拉压属性,桩梁刚度比需控制在1～3范围内.     

非液化场地中桩-结构体系地震响应与桩基失效模式分析

基于非液化场地-群桩基础-上部结构大型振动台试验,建立了非液化场地-桩-结构体系地震响应数值计算模型,在分析桩-结构体系动力响应基础上,深入探讨动力荷载下非液化场地中的桩基失效模式。通过对比数值计算模型所得典型地震响应结果与试验结果,验证了数值计算模型的有效性和合理性,进一步探讨了非液化地基中土-结构体系地震响应规律,重点关注在地震作用下桩基失效过程及桩基-结构体系地震破坏模式。结果表明：在地震作用下,土体加速度在松砂层中不再放大,在最上部出现一定放大,且桩基加速度反应也有相似规律;各深度处土体动剪应力-动剪应变滞回曲线表现出对角线斜率小幅减小的趋势,说明等效剪切模量也出现不同程度的降低,也即地基各处土体抗剪强度均有一定下降;桩身最大弯矩出现在桩身中下部,在桩头与土层交界面附近桩身剪力较大,说明可能发生桩头剪切破坏或桩身弯曲破坏。     

陡坡地段填方路基支挡形式浅析

通过个別工程案例阐述了陡坡地段填方路基发生工程事故的主要原因为支挡形式采用不当和暴雨季节排水不畅造成,从而引出了陡坡填方路基较为适宜的两种路基支挡形式,即预应力锚索桩板墙和桩基托梁挡墙。接着通过两个具体工程实例,分析了两种结构形式的受力特性、施工工艺和监测等内容。然后对两种结构形式从计算理论、适用范围、优缺点等方面进行了比较,最后得出了优先选用预应力锚索桩板墙结构.而对桩基托梁挡墙结构应精细计算、谨慎采用。     

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能,根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,利用汶川地震近场什邡波(SF)和远场松潘波(SP)作为主要加载波形,以废弃钢渣为回填料,开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验.考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同...     

刚性挡墙后背多层土体被动土压力分析

针对刚性挡土墙后存在3层土体的情况，考虑墙背倾斜、土体层面倾斜、土体表面作用局部条形荷载、地震力等因素，基于拟静力模式，运用FLAC3D模拟分析墙体平动模式下的被动土压力，确定土压力沿墙高分布，其合力值比经典理论的近似简化计算结果约高出20 %，偏保守的传统方法仅可用于粗略估算。此外，讨论了土体顶面局部条形荷载、地震系数、土层倾角对被动土压力和土体滑裂面的影响特征，结果显示，水平地震系数和土层倾角影响显著。     

吉怀高速公路王坡大桥高压铁塔边坡加固设计与施工

结合吉怀高速公路王坡大桥高压铁塔边坡加固工程实例,介绍了高速公路建设过程中采用桩板式挡墙加固边坡技术,针对上述加固方法进行了岩土质边坡的稳定性分析计算及其加固工程设计,并对边坡加固工程施工程序与原则进行了探讨。工程成功实践表明,桩板式挡墙加固高压铁塔边坡在增加边坡安全系数的同时减少了对现有铁塔塔基的施工干扰,而与整体改移铁塔相比又大幅降低了工程投资。