地震作用下含倾斜软弱夹层斜坡场地的动力响应特性研究

以四川北部龙门山断裂带附近山区内某核废料处置场为参考原型,概化出含软弱夹层的斜坡场地模型,设计完成该特殊场地在50倍重力加速度条件下的离心振动台模型试验,监测场地在不同输入地震工况下的加速度响应,重点通过加速度放大效应和地震波波动机制探讨软弱夹层和斜坡效应对斜坡场地动力响应的影响,此外,结合传统傅里叶谱和Hilbert边际谱方法,从频域角度展示场地的频谱变化特性。试验结果表明:软弱夹层的加速度放大效应与输入地震动峰值有关,当输入地震动峰值较小时,夹层内响应加速度峰值被削弱,当输入峰值较大时,则被增强;斜坡效应对该场地中软弱夹层内的动力响应存在影响,导致斜坡下的软弱夹层内加速度放大效应增强;随着输入地震动峰值增大,软弱夹层中响应加速度的频率成分发生了变化,高频成分减少而低频成分增加。     

地震作用下含倾斜软弱夹层边坡内群桩的弯曲变形研究

 针对含软弱夹层边坡场地中的群桩基础,设计并完成50 g超重力离心振动台模型试验,探讨群桩结构的弯矩分布特性和弯曲变形模式,以及场地内部变形和上部结构惯性力对群桩基础的影响。试验结果表明：地震作用下,上部结构的惯性力控制了群桩的弯曲变形,影响范围从桩顶向下为桩长的26%～28%;群桩的弯曲变形形态从整体协调变形角度可分为一致型和非一致型、有拐点型和无拐点型、平行型和非平行型;场地中倾斜软弱夹层对场地内加速度放大系数的影响与输入加速度峰值有关,随着输入加速度峰值的增大,该软弱夹层内部的放大系数呈非线性增长;此外,该上部结构与场地表面的动力响应存在明显差异,且其会随地震强度增加呈非线性扩大趋势,当输入加速度峰值≥0.25 g时会出现成倍突增现象。     

斜坡基底软土桩–网复合地基变形特性离心试验研究

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖向和横向位移主要产生于路堤施工阶段,而沉降差基本产生于运营期内;(2)加筋垫层对其下方的地基表层横向位移有明显约束。地基右侧土体的竖向和横向位移关于路堤中心不对称,表现为右侧大于左侧,地基表面呈现出明显偏向斜坡外侧的非对称"沉降盆";(3)斜坡桩和悬浮桩的桩顶竖向和横向位移明显大于平台桩,平台桩潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩为倾斜破坏,悬浮桩为倾斜+横移破坏;(4)桩发生明显上刺和下刺现象,且淤泥质黏土表现出流体特性发生绕桩横向流动。     

一种桩网路堤荷载传递机制的简化分析方法

桩网路堤已经被认为是解决软土地基上修建路堤沉降以及不均匀沉降过大的有效途径。针对正方形布桩的桩网路堤的正方形布桩型式,提出一种桩网路堤荷载传递的简化分析方法。该方法考虑了土拱效应、地基支承作用、土工格栅效应以及桩土间力的传递,将土工格栅的变形用抛物线方程表示,最终推导得到关于地基表层荷载的一元三次方程。通过求解此方程得到地基表层荷载,进而求得地基表层最大沉降、土工格栅拉力和变形方程。最后通过现场试验验证并与主流计算方法进行对比分析,表明本文提出的方法推导概念和计算过程简便,计算结果可靠,可用于桩网路堤的设计计算。     

含泥化夹层顺层岩质边坡动力响应大型振动台试验研究

 设计制作了两个含泥化夹层的顺层岩质边坡模型,并完成了大型振动台试验。试验结果表明：随着输入地震波时间轴压缩倍数增大,地震波卓越频率增加,边坡坡面水平方向加速度放大效应增强,同时,随着边坡相对高度的增加,压缩比对水平方向加速度放大效应的影响程度增大;当输入地震动幅值小于0.3 g时,坡面加速度放大系数随输入地震动幅值增加而增大,反之,放大系数减小;在水平方向,泥化夹层饱水后坡脚部位加速度放大系数小于饱水前,而坡面中上部加速度放大系数大于饱水前;在垂直方向,泥化夹层饱水后坡面加速度放大系数小于饱水前;泥化夹层饱水前,坡面加速度放大系数大于坡体内部,泥化夹层饱水后,下部坡体内部加速度放大系数大于坡面,中上部坡体内部加速度放大系数小于坡面。分析边坡破坏过程可以发现含泥化夹层顺层岩质边坡的破坏模式为拉裂–滑移–崩落式。     

地下管线-土相互作用振动台试验相似律研究

模型相似比的研究是振动台模型试验的关键工作之一。文章依据量纲分析法求解了地下管线与土相互作用函数表达式中单值条件的相似常数,依据推导过程,指出了量纲分析法的不足之处;结合模型与原型之间的弹性力-重力相似关系、动力本构关系及单自由度质点的振动微分方程,阐述了利用控制方程法对不同相似指标之间的约束关系进行补充的必要性,完善了相似律的推导过程,得出了土-地下管线相互作用振动台试验的相似常数;同时提出了进行模型土设计时忽略弹性模量的影响,进而满足动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的相似设计方法。     

含倾斜强风化带及局部边坡复杂场地的动力响应及破坏模式研究

 基于大型振动台模型试验,研究了含倾斜强风化带及局部边坡场地在地震波作用下的动力响应特征,同时结合边际谱理论分析、土层内部应变和边坡位移规律,探究了场地内部的损伤发展过程。试验结果表明：模型加载El Centro地震波时,基岩和基覆内加速度放大系数随高程增加而增大,当加载地震波幅值大于0.33 g时,输入幅值越大,加速度放大越小;强风化带处加速度峰值削弱明显,加载幅值越大,削弱程度越大。模型加载3 Hz正弦波时,边际谱能量识别显示场地损伤从平台与局部边坡拐角下的强风化带开始,此后局部边坡底部强风化和平台中部下的强风化带出现损伤,平台与局部边坡拐角处强风化带的损伤逐渐与顶部损伤贯通;土层应变、坡面位移规律印证了场地损伤的发展过程;由破坏现象、边际谱损伤发展分析、土层应变及边坡位移规律可知,该含倾斜强风化带场地的破坏模式表现为拉裂–剪切–滑移以及拉裂–剪切–破碎2种破坏模式。