地震作用下折线型滑面斜坡的动力响应

折线型滑面斜坡是一种常见的滑坡类型,在地震作用下的动力响应非常复杂。为了研究地震作用下折线型滑面斜坡的动力响应,应用动力响应时程分析法,利用大型有限元软件ANSYS建立了数值模型。首先分析了模型在静力作用下的力学特性,然后对模型输入地震波,分析模型在动力作用下的动力响应。通过分析得到,斜坡在地震动力作用下出现了应力转移,节理上下两侧岩层发生错动,由于锁固段的存在,斜坡下部错动大于上部。研究斜坡属于后发型滑坡,地震作用虽未使斜坡发生破坏,但由于地震作用的累积效应,使斜坡的稳定性降低。     

汶川地震诱发滑坡方向效应研究

针对在野外调查过程中发现汶川地震灾区的一些特殊区域,滑坡的滑动方向呈现出一些与地震动力直接相关的异常现象,作者对典型研究区进行了详细的遥感解译,统计了不同坡向上滑坡灾害的发育密度和大型滑坡滑向与发震断层的关系,得出汶川地震诱发滑坡具有"背坡面效应"和"断层错动方向效应"."背坡面效应"是指在与发震断裂带近于垂直的沟谷斜坡中,在地震波传播的背坡面一侧的滑坡发育密度明显大于迎坡面一侧."断层错动方向效应"是指滑坡的滑动方向与发震断裂的活动方式和错动方向密切相关.在分析强震诱发滑坡成因机理时,应加强对2种因素和效应的研究:1)地震时断裂的突然错动所产生的直接动力对斜坡失稳的初始驱动作用;2)地震过程中地震波在斜坡山体内传播的折射、反射以及由此引起的坡体内应力的变化.     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以"5·12"汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明:陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段:层面部分贯通滑移—锁固段震荡松弛—上部抛射—底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为:层面错动-部分贯通滑移—下部局部抛出-局部弯曲—高位横向扩展滑移—下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

灾后重建专刊（开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析）

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5米、开挖10米、开挖15米和开挖20米不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律。分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化。     

不同形态开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5 m、开挖10 m、开挖15 m和开挖20 m不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律.分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化.     

陡倾顺层斜坡动力失稳机理分析（特约稿）

针对汶川地震中边坡的破坏形式与坡体结构密切相关的问题,以“5·12”汶川地震中安县高川乡大竹坪滑坡和干磨房滑坡失稳工点为原型,在充分分析滑坡地区工程地质条件及其动力变形特征的基础上,提出采用3维离散元数值模拟技术进行失稳机理对比分析的思路。结果表明：陡倾顺层硬岩斜坡的动力破坏形式以崩滑为主,陡倾顺层软硬互层斜坡的动力破坏形式以滑移弯曲为主;在相同地震作用下,峰值地面加速度（peak ground acceleration,PGA）放大系数与坡体高程总体成正相关,斜坡同一高度处的PGA放大系数由坡表向坡内总体呈现先增大后减小的趋势;陡倾顺层硬岩斜坡的PGA放大系数总体小于陡倾顺层软硬互层斜坡,硬岩斜坡的PGA放大系数范围在2～3,最大值在坡表的3/4处;软硬互层斜坡的PGA放大系数范围在2.5～4.0,最大值在斜坡顶部。此外,陡倾顺层硬岩斜坡的破坏机制为4个阶段：层面部分贯通滑移-锁固段震荡松弛-上部抛射-底部滑面贯通并失稳,而软硬互层斜坡的失稳机理则为：层面错动-部分贯通滑移-下部局部抛出-局部弯曲-高位横向扩展滑移-下部弯曲折断-整体失稳。研究成果可为西南地区高陡顺层岩质斜坡失稳评价及机理分析提供相应的技术支持。     

黄土-风化岩接触面型斜坡动力响应研究

以甘肃省天水市秦州区华岐乡海头村黄土-风化岩接触面型斜坡为研究对象,采用振动台模型试验与数值模拟相结合的方法,分析黄土-风化岩接触面型斜坡在不同地震烈度作用下的动力响应特征.结果表明:相同烈度地震载荷作用下,接触面处的峰值加速度(PGA)变化较其他位置明显,坡肩位置易产生裂缝并与接触面共同组成黄土-风化岩接触面型滑坡的滑裂面;随输入加速度振幅的增加,各测点的峰值加速度增加,水平位移随之增大,最大水平位移由坡肩沿接触面向下延伸至坡腰.     

基于GIS的耦合模型在斜坡稳定分析中的应用

在数字高程模型(DEM)的基础上,耦合无限斜坡稳定模型与稳定状态的水文模型研究浅层滑坡的分布问题。以楚雄双柏某一斜坡作为试验研究工点,研究降雨对滑坡发生、分布的影响机理以及斜坡在不同降雨条件下的变形失稳的定量预测问题,实现GIS支持下对斜坡体的稳定性进行可视化的分析与预测。并将预测结果与实际滑坡体作对比分析,在此基础上推算出该斜坡体及此区域的滑坡降雨阈值,为降雨型滑坡提供一种有效的预测与分析方法。     

震后降雨型碎石土斜坡稳定性的试验研究

地震作用改变了碎石土斜坡岩土体的结构和物理力学性质,导致震后降雨诱发滑坡的数量和规模有明显的增大趋势。现有关于地震和降雨对碎石土斜坡稳定性影响的研究,多采用理论分析与数值分析的方法,缺乏验证手段。地震和降雨的耦合作用对滑坡的影响机理极其复杂,无法定量分析地震和降雨因子对坡体稳定性的影响。以汶川地震灾区震后降雨型碎石土斜坡为研究对象,通过开展一系列的振动台模型试验,并辅以人工降雨和坡顶加载手段,分析了震后降雨型碎石土斜坡的稳定性。试验结果表明:施加地震作用的斜坡表面及内部易形成裂缝,坡体结构上部振松、下部振密,导致坡体上部降雨入渗速度快,饱和区域扩大,岩土体强度下降,滑坡体增重,渗透力增大,坡体稳定性下降。地震与降雨共同作用时斜坡的稳定性要小于地震或降雨单独作用的稳定性。随着地震强度或降雨强度的增大,碎石土斜坡的稳定性呈下降趋势。当地震强度为0或0.1g时,降雨强度为100 mm/h较无降雨时,斜坡极限承载力下降的比例要远大于地震强度为0.2g或0.4g时。即当地震强度较小时,降雨对震后碎石土斜坡稳定性的影响要大于地震强度较大时。研究基于物理模型试验,定量分析了地震和降雨对碎石土斜坡稳定性的影响,可为震后降雨型碎石土滑坡的预测预警提供参考。     

近断层脉冲型地震动作用下高墩连续刚构桥振动台试验研究

为了研究近断层脉冲型地震动对高墩连续刚构桥抗震性能的影响,以某典型高墩连续刚构桥为原型,设计制作了该桥的1/15缩尺试验模型,利用多子台模拟地震动振动台台阵系统,完成了远场地震动和近断层地震动输入下的对比试验,重点探讨了近断层地震动速度脉冲效应及脉冲个数的影响.研究结果表明:高墩连续刚构桥纵向和横向一阶频率均较小,结构地震响应主要以低频成分为主;近断层脉冲型地震动作用下模型桥的地震响应均大于远场地震动作用下模型桥地震响应的2倍,而近断层无脉冲地震动下模型桥的动力响应略小于远场地震动输入时模型桥的动力响应,为其0.76～0.95;速度脉冲效应使高柔的高墩连续刚构桥主梁瞬时产生较大位移响应(最大值为54.8 mm),极易引起主梁端部碰撞和支座破坏,在抗震设计上应引起重视;速度脉冲个数对高墩连续刚构桥地震响应的影响显著,墩顶位移响应脉冲个数影响系数AF_w为1.46～5.54,其中,多脉冲型地震动作用下模型桥的动力响应最大,单脉冲型地震动作用下模型桥的动力响应次之,而双脉冲型地震动引起的结构响应相对较小.因此,对靠近断层区域的此类桥梁,应考虑近断层地震动速度脉冲效应及其参数变化的影响.     

一种基于拉-剪破坏的边坡动力稳定性分析方法

为量化地震作用下边坡的稳定性,优化矢量和方法并计算出相应动态安全系数,基于边坡在地震作用下的破坏模式:坡顶拉裂缝和坡脚剪切裂组合形成的贯通滑动面,推导出拉-剪破坏下矢量和法的安全系数公式,通过自编程序得到边坡潜在滑动面曲线和动力安全系数,并通过算例验证方法的正确性.针对岩质边坡,利用新、旧两种矢量和方法进行动力稳定性分析,结果表明:边坡潜在滑动面会随着地震持续时间向边坡内部走移;两种方法得到的安全系数趋势一致,但拉-剪破坏模式的下滑趋势角度更大;在拉-剪破坏模式下,边坡的安全系数有所降低,其中,边坡的综合安全系数降低了3%,说明原先的方法高估了边坡的稳定性.优化后的矢量和法能够更具体地反应出边坡在地震过程中的稳定状态,为抗震设计提供更加准确的理论指导.     

ECC混凝土桩板墙支挡边坡抗震性能振动台模型试验研究

在强震作用下，传统桩板墙支护结构易出现不可恢复的损伤和变形，工程水泥基复合材料（ECC）具有较高的抗拉强度和拉应变硬化特性，在约束裂缝开展、抗弯承载力及耗能能力上优于普通钢筋混凝土，但ECC桩板墙支护结构的抗震性能尚不明确。由此，开展ECC桩板墙支护结构（ECC桩板）和普通钢筋混凝土浇筑的桩板墙支护结构（RC桩板）振动台试验，对比其动力响应和破坏特性。结果表明：ECC桩板的抗震性能优于RC桩板；在相同的地震动作用下，ECC桩板支护下边坡的动力响应小于RC桩板支护时，在更高强度的地震动作用下，相同材料强度的ECC桩板可保证边坡稳定性；在动力作用下，ECC桩板和RC桩板表现出较明显的弹性和弹塑性，在输入地震动较小时，两种支护结构的动力响应较为一致；当输入地震动峰值较大时，ECC桩板支护下边坡的加速度放大系数为RC桩板支护下的0.77~0.9倍，ECC桩板和RC桩板的桩背动土压力分布都表现为“双峰型”，RC桩背动土压力峰值为ECC桩背的5倍左右；两种支护结构的桩顶残余位移与震级呈指数关系，RC桩板的桩顶残余位移为ECC桩板的2倍。破坏阶段，ECC桩板仅在嵌固端面出现多条细微裂缝，RC桩板出现抗弯破坏特征，钢筋和混凝土相对滑移明显，位移不可控。     

大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

德泽面板堆石坝地震响应及抗震措施

采用三维非线性有效应力地震反应分析及安全评价的方法,分析了德泽面板堆石坝在正常蓄水位和地震共同作用下的动力响应,包括加速度响应、应力响应和位移响应,进而分析了坝体的抗震安全性;采用动力时程线法和动力等效值法分析了面板及下游坝坡在地震作用下的边坡抗滑稳定性;在动力反应成果分析的基础上,针对性地提出了相应的大坝抗震措施.研究结果表明:德泽面板堆石坝在设计地震作用下整体是稳定的,但在强震作用下有局部损坏,可修复使用,采用相应抗震措施可减轻震害,确保大坝的整体安全.地震响应分析成果及相应的抗震措施对类似工程具有重要的参考价值.     

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

地震作用下金沙江某跨江桥梁岩质岸坡动力响应分析

由于地震波的随机性及地质构造的复杂性,导致岩质边坡的地震响应特征变得十分复杂。以金沙江地区某跨江桥梁岩质岸坡为例,采用有限元方法研究了地震波在岩质边坡内的传播特征,分析了不同类型结构面对边坡动力响应特征的影响;采用振动台模型试验验证了数值计算结果,探究了边坡的动力变形演化规律及其破坏机制。研究结果表明：软弱结构面对岩质边坡的波传播特征影响较大,在波传播过程中结构面使坡内出现局部的放大效应,相同条件下边坡的动力放大效应为：块状边坡>顺层边坡>反倾边坡。边坡高程、坡表微地貌及结构面对边坡的动力放大效应具有较大的影响,边坡动力放大系数随高程增加而增加,坡表微地貌变化使平台区域出现局部放大现象,块状边坡中放大效应主要集中于最上层顺向结构面以上的表层坡体。地震作用下块状边坡的动力放大效应随激震强度的增加而增加,边坡动力变形演化过程主要包括弹性变形、塑性变形和滑动破坏3个阶段。软弱结构面对块状边坡的地震破坏模式具有控制性作用,最上层顺向结构面为潜在滑面,其地震破坏模式为拉裂-滑移-倾覆式破坏。     

轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应分析

针对跨座式单轨列车过桥时行车的舒适性、安全性及桥梁结构完整性问题,本文以重庆菜园坝公轨两用桥为例,分析了轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应,建立了桥梁结构的三维模型,并将轻轨列车荷载进行了适当的简化,通过特征值分析获得了桥梁结构的模态及频率,分别考虑了地震和移动荷载单独作用下桥梁结构的动力响应,并考虑了两种作用同时存在时桥梁结构的动力响应。分析结果表明,轻轨列车荷载对桥梁结构局部性能影响比较大;车速的提升对桥梁结构的振动影响并不显著;地震作用与移动荷载单独作用下引起桥梁结构的振动存在耦合。该研究对地震作用下公轨两用桥的运营安全及设计具有现实指导价值。     

Centrifuge modeling of dynamic behavior of pile-reinforced slopes during earthquakes

A series of centrifuge model tests of sandy slopes were conducted to study the dynamic behavior of pile-reinforced slopes subjected to various motions. Time histories of accelerations, bending moments and pile earth pressures were obtained during excitation of the adjusted El Centro earthquake and a cyclic motion. Under a realistic earthquake, the overall response of the pile-reinforced slope is lower than that of the non-reinforced slope. The histories of bending moments and dynamic earth pressures reach their maximums soon after shaking started and then remain roughly stable until the end of shaking. Maximum moments occur at the height of 3.5 m, which is the deeper section of the pile, indicating the interface between the active loading and passive resistance regions. The dynamic earth pressures above the slope base steadily increase with the increase of height of pile. For the model under cyclic input motion, response amplitudes at different locations in the slope are almost the same, indicating no significant response amplification. Both the bending moment and earth pressure increase gradually over a long period.     

用折线法计算斜坡稳定系数程序

对于滑面已知,并且呈折线状的滑坡,可以用条分法进行稳定性计算。本文介绍所编制的一个计算程序,其可用于折线状滑坡计算,可求解出不同条分数时滑坡的稳定系数,剩余下滑推力值及坡体中不同部位处剩余下滑推力。文中就程序的计算模型、程序结构、数据准备作了介绍,并给出一个计算实例以阐述程序的应用。