可液化地基上边坡加固桩地震动力破坏特点研究

采用研制的微混凝土抗滑模型桩,利用动力离心模型试验研究了高水位抗滑桩加固边坡的动力反应、动孔压变化、地基液化以及液化后大变形滑坡和动力断桩破坏规律。试验结果表明:由于动孔压上升较大,有效应力降低较多,导致动弯矩增幅较大,且动力附加弯矩值大于震前静力弯矩,表明地基液化与土体滑动导致的动力附加弯矩是抗滑桩产生断桩的主要原因。抗滑桩桩体完全断桩后,桩底静动总弯矩接近于零,嵌固约束完全失效,转化为活动铰约束。同时,饱和地基部分液化使得边坡上部土体的动力响应略有减小,加速度响应是随着高程先减小,然后略有增大。     

边坡地震动力响应研究的发展综述

边坡动力问题的研究综合了各个不同的学科领域,涉及岩土力学、工程地质学、地震学、地震工程学等不同学科,是国内外许多学者研究的热点之一,特别是在2008年汶川地震爆发之后,边坡的动力响应研究再度成为国内外学者的重要研究课题。作者以近年来国内外地震观测资料和现场勘察为基础,结合各界工程学者对边坡动力响应的研究成果,对边坡的地震动力响应的一般规律进行综合分析和阐述。     

微混凝土抗滑模型桩的地震动力弹性反应试验研究

为研究原型钢筋混凝土抗滑桩的加固效果和地震动力反应,采用微混凝土抗滑模型桩制作了高位单排抗滑桩加固边坡模型,进行了动力离心模型试验,测量了地震作用下边坡变形、反应加速度和在较高桩位条件下抗滑桩静动力弯矩等反应规律.结果表明:在地震作用下,微混凝土模型桩在加固边坡模型中有足够的抗弯承载强度,仍处于弹性工作范围内.进一步分析而表明,抗滑桩对周围土体的约束和由此形成的土拱效应使得桩体附近土体的反应加速度略有减小,抗滑桩加固是有效的.     

基于动力离心模型试验的弱透水夹层尾矿库地震响应研究

尾矿库是具有高势能的泥石流灾害源,一旦发生溃坝会对下游人员和设施造成极大威胁。本文基于离心机振动台,针对含弱透水夹层的上游法堆石尾矿坝开展了动力离心模型试验,模拟了典型尾矿库在地震作用下的破坏过程。重点探究了尾矿库内部孔隙水压力变化规律、地震作用下尾矿液化的形成和发展规律以及库内弱透水层对液化破坏过程的影响。试验结果表明:尾矿坝受地震荷载作用时,初期坝的安全程度较高,不易发生破坏,溃坝则主要是由于尾矿库内部孔压升高造成局部发生液化,进而导致尾矿坝发生变形和破坏。尾矿坝发生变形前期,主要以尾矿水平向下游流动为主,未发生液化的部分则以相对完整的整体发生位移;尾矿库内部的弱透水层会影响内部孔压积累的过程,同时会加速附近土体的液化过程。     

岩质库岸边坡的动力响应试验研究

为了研究地震作用下库岸边坡动力响应变化,使用有限元软件建立三维数值模型,并得到不同水-岩周期与周期性循环加载、水-岩周期共同作用条件下边坡加速度放大系数变化趋势。试验结果表明：在未考虑水-岩作用时,边坡各观测点放大系数随着高程的增大而逐渐变大,增长趋势表现为折线状增长,在坡顶处达到峰值,这与实际规律相符;在考虑水-岩作用时,消落带观测点放大系数增长较大,而其他观测点放大系数则持续减小;水位为150m与180m时,边坡消落带与其他位置测点放大系数变化规律相似,边坡动力响应在地震条件下变化相似。与水位为150m时相比,水位为180m时观测点的放大系数更大。     

高填方路堤边坡在地震作用下的动力响应分析

通过建立二维有限差分模型,对地震荷载下高填方路堤边坡的动力响应进行数值模拟,探讨了边坡在地震作用下的变形、位移规律及沿坡面的加速度放大规律。结果表明:在土体性质差异较大的薄弱层,会产生较大的剪切位移;路堤边坡处加速度峰值自下而上先减小后增大,在路堤顶部加速度峰值达到最大;砂卵石在地基中的位置不同,使得路堤顶部位移的周期与振幅不同,其中砂卵石在中部时对抗震来说最不利。     

地震作用下多级平台路堑边坡的动力响应研究

以小江断裂带为背景,以岩体动力学参数研究为基础,利用FLAC3D软件建立单一均质岩质三维边坡概化模型,从加速度、位移、塑性区等方面研究地震作用下多级平台不同宽度对边坡的动力响应影响。结果表明,地震作用下单一均质岩质边坡的破坏模式是沿某一潜在贯通破裂面失稳;边坡平台临空面对地震波具有放大效应,但随着平台宽度增加地震波放大效应会被削弱;平台设置可减小坡脚剪应力集中,塑性区由坡体内部趋于坡体表面发展,有效提高边坡的整体抗震稳定性,但坡脚处仍易发生剪切破坏,应加强支护。     

水平地震作用下阶梯式复杂土层边坡动力响应及稳定性分析

针对一阶梯式复杂土层边坡,采用人工修正的加速度时程作为地震输入条件,引入三量放大系数对土坡坡面质点进行地震时程响应分析,并采用Newmark滑块分析法和有限元动力时程分析法计算其稳定性.计算结果表明,在水平地震波作用下,阶梯式土坡坡面质点的水平位移和水平速度随距坡脚的沿坡面距离的增大而增大,且最大值都出现在坡顶,地震加速度放大系数呈不规则分布,受地震累积效应影响,土坡坡面质点三量响应滞后于地震波谱变化;拟静力法计算的安全系数偏保守,有限元动力时程分析法和Newmark法计算后通过处理的各项安全系数结果相近.     

龙滩大坝的动力模型破坏试验研究

本文用试验的方法研究碾压混凝土重力坝在地震荷载作用下的破坏特性，在初始裂缝出现时坝体总体上仍处于弹性阶段的基本假定下，通过在龙滩大坝抗震动力破坏试验结果中考虑几种重要的影响参数并引入相应比例系数，使模型动力破坏试验的结果可直接定量地换算到原型上，从而在碾压混凝土坝的抗震安全必性评估方面作了新的探索并提高了大坝抗震安全性评估的准确性。     

水位上升条件下陡坡破坏离心模型试验研究

基于变形与破坏过程耦合分析的研究思路,针对水位上升条件下黏性土陡坡变形破坏开展了离心模型试验,测定了试验过程中边坡的位移时程及其分布,并进行点对分析确定了边坡破坏过程,揭示了边坡的破坏机理。研究结果表明：水位上升引起的陡坡剪切破坏从坡脚开始,逐渐向上发展与坡顶张拉裂缝共同形成整体滑裂面;水位上升过程导致陡坡产生显著变形并在一定区域内集中,出现了明显的变形局部化,导致该处出现局部破坏,局部破坏逐渐发展并贯通形成滑裂面;滑裂面形成后边坡变形主要出现在滑动体内部,滑动体上不同点的位移特征受到所在位置的影响。     

垃圾土边坡失稳离心模拟试验研究

垃圾围城现象在中国十分明显,其潜在的危害是在极端气候和环境条件下,由于强降雨和渗滤液回灌引起有效应力降低,从而导致填埋体发生滑坡,甚至演化为流滑现象。本文根据中国城市垃圾土的特点,配置了垃圾土试样并制作模型,采用大型土工离心机针对不同龄期的垃圾土边坡在多种工况组合条件下进行了模型试验。为了使模型边坡在高加速度场下达到破坏,开发了变角度模型箱。在离心机转动过程中,通过调整模型箱的角度来增加边坡的坡度,直至垃圾土边坡模型达到破坏。试验过程中同时监测模型变形,通过数据分析,发现了垃圾土边坡变形及失稳的一般性规律。本文同时给出一种离心模拟试验中模型边坡安全储备的估算方法。     

利用抗滑桩加固临水岸坡的边坡稳定性分析

介绍了一种基于瑞典法和简化Bishop法分析抗滑桩加固边坡的极限平衡法．通过试算,可以确定边坡达到稳定要求时,需要桩提供的最小抗滑力及边坡潜在滑动面的位置,进而对抗滑桩的桩位进行优化．结合某闸室岸坡工程的算例表明,抗滑桩能有效提高边坡的稳定性;抗滑桩设在通过边坡潜在危险滑动面最低点时效果最好;设抗滑桩会改变边坡潜在危险滑动面位置．     

混凝土面板堆石坝地震反应离心模型试验

介绍了离心模型试验技术在地震工程研究中的应用原理与方法。运用该技术研究了最大坝高为157m的某混凝土面板堆石坝在地震作用下的坝体加速度反应、坝体和面板变形。结果表明，离心模型试验可有效地模拟混凝土面板堆石坝的地震反应。     

液化场地堤坝地震响应动态土工离心试验及模拟

基于动态土工离心机试验和多重剪切机构模型的有效应力分析方法,研究了不同地震强度下,液化场地堤坝的地震响应和大变形特征。动态土工离心机试验的液化场地模型,由相对密度为30%的饱和砂土构成,输入正弦波峰值分别为0.8056、1.7903和3.133m/s2。并采用有效应力分析有限元程序对堤坝的动点响应进行数值模拟,计算结果与模型试验结果相吻合。在此基础上研究了堤坝的加速度、变形以及下卧液化场地中的超孔隙水压力分布规律,分析了液化场地不同位置土层中的有效应力路径变化规律。研究得出,液化场地堤坝顶和坝趾在地震作用下会发生较大的沉降和侧向扩展,且随地震强度加大而增大。堤坝下卧浅层液化土的超孔隙应力比相对较小但其体积变形较大,坝顶的残余沉降可达1.4m,地震中堤坝底部土体同自由场地土体的有效应力路径和应力-应变特征不同。土工离心机试验结果同数值解析结果基本吻合。     

超固结因素影响下桩柱结构地震响应

地震荷载作用下饱和地基的循环加载响应以及动力液化问题成为地震工程研究中的重要课题。为更好研究饱和地基在考虑超固结因素下的影响及其在循环加载下的演化规律, 在下负荷面剑桥模型理论框架下分别通过排水和非排水三轴压缩试验对循环加载下土体的加载响应进行数值模拟研究。在以上研究基础上, 基于ADINA81平台开发负荷面剑桥模型本构关系模块, 建立两相饱和地基下的桩-土耦合体系的动力非线性有限元数值模型, 对不同模型下桩柱结构的地震响应进行了数值模拟对比研究。研究发现在下负荷面剑桥模型下结构的动力响应数值模拟结果介于弹性模型与经典剑桥模型之间, 考虑超固结因素影响后, 地基表现出更好的抗液化特性与更高的承载能力, 能改善结构的动力响应与受力状况。     

干湿循环下膨胀土边坡稳定性的离心模型试验

通过离心模型试验,研究了干湿循环下膨胀土边坡的变形和稳定性．分析了裂缝的发生和发展过程,以及水份入渗对膨胀土边坡稳定性的影响．揭示了膨胀土边坡失稳的破坏机理．     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

岩质陡高边坡地震动力稳定分析

简述了岩质陡高边坡地震动力响应分析的基本原理与计算方法,建立了评价稳定性的计算公式。结合马崖高陡边坡实例,用反应谱法和时程分析法进行了计算,获得了动态特性、地震动力响应,并给出了可能滑裂面的抗剪断强度储备比值。其结果能够合理地评价其稳定性。