震后土体抗剪强度参数试验研究

为了精确模拟不同峰值加速度作用下埋置于一定深度的土体的动力响应,在多层剪切箱基础上研发顶部加载剪切模型箱装置,以弥补多层剪切土箱顶部自由不能加载的缺陷,并结合振动台试验,在室内研究不同加速度峰值的地震波作用下埋置于一定的深度的土地的抗剪强度参数变化及对土体抗剪强度的影响。结果表明:随着加速度峰值的增大,黏聚力不断减小,内摩擦角变化不大;随着峰值加速度的增大,土体的抗剪强度明显降低;随着加速度峰值的增大,土体进入应变硬化阶段所对应的剪应力水平相对降低。

多滑动面滑坡变形破坏机理的振动台试验研究

以玉树机场路0#滑坡群第七块堆积滑坡为试验原型,采用4·14玉树地震时收集的地震波为试验的基本动荷载,通过大型振动台试验,研究不同方向分别先后加载时,多滑动面滑坡的渐进性破坏特征。结果表明：多滑动面坡体对地震波峰值加速度的放大效应基本上沿高程的增大,放大效应越明显;地震作用下,多滑动面滑坡的变形破坏发育于坡体浅层滑面,逐渐向坡体深层滑面发展,最终破坏变形是沿坡面浅层部位的滑动破坏;与单滑动面滑坡在地震破坏效应不同的是：多滑动面滑坡在坡体局部出现滑移变形时,不一定引起整体滑移,坡体的变形主要体现出了以浅层滑动面为依附面的坡面变形,并向坡体深层滑面不断牵引的破坏特征。该试验成果较好地揭示了多滑动面堆积滑坡的变形破坏机理,可为多滑动面堆积滑坡的治理提供设计参考。

冠梁约束型抗滑桩与普通抗滑桩的抗震性能对比试验研究

为了研究冠梁约束型抗滑桩在振动作用下的抗震性能,以大型振动台试验为手段,对比研究了冠梁约束型抗滑桩和普通抗滑桩在不同El地震波作用下的动力响应,结果表明:(1)随着El波加速度峰值的不断增大,抗滑桩桩身放大系数增大及桩身动土压力随之增大。(2)由于冠梁的作用,使得冠梁约束型抗滑桩联合成整体受力,改变了抗滑桩结构的受力条件。(3)X向加载时,冠梁约束型抗滑桩桩顶放大系数相对于普通抗滑桩较大;Z向加载时,恰好相反;双向加载时,其桩顶放大系数的差值与峰值加速度相关。(4)随着振动的加剧,在基岩接触面可能产生新的剪切滑移线。(5)在振动作用下,El地震波峰值加速度不超过1.2g时,冠梁约束型抗滑桩抗震性能相对较好。该试验可为震区抗震设计提供参考。

降雨对无支挡结构下隧道-滑坡正交体系的作用机理研究

通过大型地质力学模型试验,研究在无支挡结构下降雨对隧道-滑坡正交体系的作用机理。主要研究不同降雨阶段,隧道-滑坡正交体系下隧道纵向应变的变化特征及隧道不同横断面环向应力变化特点,并重点分析在不同降雨阶段,不同位置及其不同横断面滑体的位移变化特征。试验结果表明:(1)降雨可导致坡体横断面断裂而出现新的滑移面,从而导致坡体失稳。(2)在隧道-滑坡正交体系下,随着雨水的下渗及滑体土样含水率不断增大,隧道局部应变有明显突变,且山侧纵向应变比河侧应变要大。(3)在隧道-滑坡正交体系下,降雨使得隧道环向应力呈不均匀变化:隧道的底部应力大于顶部应力,山侧应力大于河侧应力,表明降雨可导致滑体蠕动或局部滑移,引起隧道不均匀受力及变形,这对隧道结构的安全非常不利。本次试验可为雨水充沛区的滑坡及隧道抗滑设计提供一定参考。

正交体系下隧道与滑带相交力学模型与加固研究

在山区修建高速铁路或公路时,为了保证线路的顺直性,选线难以对所有滑坡都进行避绕,导致隧道穿越大型滑坡的情况经常发生。在修建以及线路运营过程中,时常发生隧道拱顶开裂、隧道支护鼓胀、隧道变形严重侵限等问题。结合三个典型隧道-滑坡正交体系的具体实例,通过其施工监测变形,剖析了正交体系下隧道-滑坡在单滑面的变形特征,并分析了其受力模式。结合数值模拟和受力模式,提出了一体化加固方式,并以实例分析了其加固效果。研究结论:①在单滑面情况下,总结了滑带与隧道相互作用下的变形特征:当滑带作用于隧道边墙,其破坏类型为剪切破坏;当滑带作用于拱顶时,隧道破坏类型为挤压剪切破坏,隧道以拱部变形为主;②简化了滑带作用于隧道边墙的受力计算模型,利用数值计算验证了计算模型简化的合理性;③对滑带作用于隧道边墙的相互作用模式,提出了合理的加固方式,并通过计算表明隧道的变形得到了较好的控制。

单锚点与多锚点抗滑桩的动力响应对比试验研究

由于预应力锚索抗滑桩在地震中有很好的抗震表现,预应力锚索抗滑桩成为了治理地震频发区滑坡的一种常用支挡结构。但目前对于单锚点锚索抗滑桩与多锚点锚索抗滑桩的选用及其动力响应的对比研究,还比较缺乏。为了研究在不同峰值的EL地震波作用下,单锚点与多锚点抗滑桩的动力响应及其抗震性能,通过大型振动台试验对其抗震性能进行了对比研究分析。振动台试验主要得出了以下结论:1在双向地震波作用下,锚索抗滑桩桩身各点的放大系数比单向地震波要大,加速度放大效应明显。2随着EL波加速度峰值的不断增大,锚索固定端应力逐渐松弛,应力存在不同程度损失。3在不同峰值加速度的EL地震波作用下,多锚点锚索抗滑桩桩身动土压力分布近似于指数函数,单锚点锚索抗滑桩则近似于S型曲线;且多锚点锚索抗滑桩动土压力最大值位于桩头位置,单锚点锚索抗滑桩则位于潜在滑面处。4从抗震设计方面来讲,多锚点锚索抗滑桩抗震性能比单锚点锚索抗滑桩要好。

不同强度地震波作用下单滑动面滑坡的变形机理

为了验证地震滑坡变形破坏是否沿坡体内软弱夹层带而滑动,以玉树2#典型滑坡为试验原型,并以地震时采集的不同强度的地震波为试验动荷载进行振动台模型试验。试验结果表明:单滑动面滑坡在地震作用下,坡体的破坏是先从坡体后缘浅层开始,进而向前缘和坡体内不断发展,而并非一定沿破体内软弱夹层(带)滑动。本次振动台模型试验,较好地模拟了单滑动面滑坡的牵引式滑移破坏特征,且在试验过程中发现在地震作用下滑坡的裂缝是由后部到前部的顺序出现,但是破坏是从前面先破坏,逐级往后部延伸,而且裂缝多为圆弧形。

隧道-滑坡斜交体系变形机理的模型试验研究

研究目的:随着我国"一带一路"战略的实施,在中西部地区将会掀起新一轮的高速铁路建设高潮,隧道在线路总长度中占有的比例越来越大,导致隧道无法避绕滑坡的情况时有发生。在隧道-滑坡体系中,隧道走向与滑坡主滑方向有一定夹角时受力情况最为复杂,对隧道的施工、运营都造成严重威胁。目前我国对穿越滑坡的隧道设计和施工还没有形成统一的认识和标准以及完整的计算理论。本文以隧道-滑坡斜交体系为研究对象,通过模型试验,设置两个不同角度的隧道模型,模拟隧道开挖过程,并利用滑坡后部加载促使坡体向下蠕动,在隧道周围分别布置应变片对隧道的应变进行监测和分析研究,在坡体表面特征位置布置百分表监控位移情况。研究结论:(1)应变测试表明,隧道在竖向和水平两个方向上都产生变形,但是竖向变形显著大于水平变形;(2)两条隧道应变对比表明,隧道与滑坡主滑方向的相交角度越小,隧道的变形模式越接近悬臂结构;(3)位移测试表明,基岩与滑坡接触面处的坡顶沉降量最大,同时坡顶水平位移的最大点位于隧道进口和基岩的交接部位;(4)隧道应变和坡体位移差异分析表明,开挖隧道对滑体与基岩的扰动差异较大,造成滑体受扰动沉降较大,而基岩基本不动;在滑体内开挖隧道时围岩应力的释放程度显著大于在基岩内开挖隧道;(5)本研究结论可以为高速铁路穿越滑坡地区的设计和施工提供一定借鉴。

隧道-滑坡正交体系受力模式的试验研究

研究目的:随着我国近年来高速铁路的快速发展,特别是在地形复杂的西部,隧道在线路总长度中占有的比例越来越大,造成大量隧道需要穿越滑坡的情况时有发生,对隧道的施工、运营都造成了严重的威胁。目前我国对穿越滑坡的隧道设计和施工还没有形成统一的认识和标准,没有完整的计算理论。本文以隧道-滑坡正交体系为研究对象,通过三组模型试验,分别将隧道设置于滑面以下、滑面处、滑面以上三种工况进行模型试验,利用滑坡后部加载、坡脚开挖等方式迫使滑坡体发生向下滑动,在隧道周围分别布置微型土压力盒对隧道的应力进行监测和分析研究。研究结论:(1)随着加载和开挖的进行,隧道断面四周的压力不断增大,并有逐渐稳定的趋势;(2)第一组试验中河侧压力明显小于山侧,第二组试验中山侧也大于河侧压力,但是与第一组试验中相同位置的压力相比要小,第三组试验中山侧和河侧的压力分布较相似;(3)隧道顶部的压力从山侧到河侧逐渐降低,底部压力从河侧到山侧逐渐降低,均呈梯形分布;(4)本研究成果可为高速铁路穿越滑坡地区的设计和施工提供一定借鉴。

隧道-滑坡平行体系变形机理的模型试验研究

研究目的:线路选线中经常遇到无法避绕的滑坡,当隧道走向与滑坡主滑方向一致时,称为隧道-滑坡平行体系,对隧道的施工、运营都可能造成严重威胁。目前对穿越滑坡的隧道还没有形成统一的认识计算理论。本文以隧道-滑坡平行体系为研究对象,通过模型试验,设置3个不同埋深的隧道模型,模拟隧道开挖过程,并在后部加载促使坡体蠕动,在隧道周围布置应变片对隧道的应变进行监测,在坡体表面特征位置布置百分表监控位移。研究结论:(1)应变测试表明:平行体系中,隧道埋深越大,隧道开挖后应力的释放对隧道顶部坡面的影响越小,随着埋深的增加,隧道的应变逐渐增大;(2)位移测试表明:基岩与滑坡交界处的水平位移最大,坡顶竖向位移最大的点位于隧道进口和基岩的中间部位;(3)对比发现:隧道-滑坡体系在滑体中伸入长度较小时,隧道受力模式更接近两端铰接的杆状受力结构;当伸入长度较大时,隧道的受力模式更接近于悬挑结构,隧道容易在基岩与滑体交界面位置产生应力集中;(4)本研究结论可为高速铁路穿越滑坡地区的设计和施工提供一定借鉴。

山区机场高填方边坡工程实践与研究

在山区机场工程建设中,由于地形地貌的限制,高填方工程一般兼具有地形起伏较大,地质条件复杂,工程量巨大等特点,由此给山区机场带来一系列特殊性工程问题,尤其是高填方边坡工程的稳定性问题是目前机场研究的热点和难点。由于山区机场高填方边坡稳定性问题涉及影响因素较多,为便于分析,从变形机理和控制技术两方面对机场高填方边坡工程问题进行了深入研究。（1）变形机理方面,结合工程实践及对现有资料进行分析归纳,从填筑体下覆坡体结构、降雨及地下水、地震、填料特性、施工工艺等方面研究其对填方边坡稳定性的影响,重点提出了4类填筑体下覆坡体结构类型,并深入分析各类型的变形破坏特征。（2）变形控制技术方面：以＂三面一体＂控制论为核心,结合实例分析了土方平衡、地基处理及交接面加固、排水、支挡结构四个方面,对高填方边坡变形的控制效果。该研究可为我国山区机场高填方边坡变形机理的深入研究和控制技术的提高和改进提供参考和借鉴。

预应力锚索抗滑桩抗震优化设计与试验研究

据汶川灾后调查发现,预应力锚索抗滑桩具有较好的抗震表现;但在地震的作用下,部分桩仍出现锚索锚头失效现象。为了解决锚头失效问题和提高锚索抗滑桩的抗震性能,结合中国抗震规范及结构抗震设计规范,对预应力锚索抗滑桩给予优化设计,并开展大型振动台试验进行试验验证。结果表明:(1)从震后桩头倾角来看,在锚索抗滑桩锚头与桩间设置消能弹簧可在一定程度上缓解锚头失效问题。(2)桩后设置EPS材料可以减小受力侧动土压力;且其缓冲消能效果跟输入的动峰值加速度相关,输入的动峰值加速度越大,缓冲消能效果减弱。(3)通过试验现象及实测结果分析可以得出,上述优化措施是行之有效的,可以为高烈度地震区锚索抗滑桩设计提供参考。

单锚点与多锚点抗滑桩抗震性能数值计算研究

锚索抗滑桩作为一种常用的高边坡支挡结构,目前对单锚点与多锚点锚索抗滑桩在高烈震区的抗震性能研究较少。为了进一步分析单锚点与多锚点的抗震表现,本文以ABQUSE软件分别建立单锚点与多锚点加固边坡的三维数值模型。研究了不同向加载工况下,不同动峰值的EL-Centro波加速度作用下,边坡的位移变形规律以及桩的山侧动土压力、弯矩、剪力分布规律。并得出以下结论:(1)从坡体的位移变形来看,输入相同的EL-Centro波动峰值加速度,X加载时的坡体水平位移比Z向加载时位移变化明显,不利于坡面稳定,且XZ双向加载时的坡体位移比单向加载要大。(2)从锚索抗滑桩土压力分布曲线来看:多锚点滑面处动土压力相对较小,抗震性能较好。(3)相同动峰值加速度作用下,多锚点锚索抗滑桩加固的坡体产生的位移相对较小,有利于控制坡体的变形,且多锚点锚索抗滑桩桩身弯矩、剪力值相对较小,支挡效果较好。

降雨及桩-隧间距对隧道-滑坡稳定性影响的试验研究

目前对用抗滑桩整治边坡段隧道以及对抗滑桩工作性能的研究较多,但对降雨和桩-隧间距差异对隧道-边坡稳定的影响研究较少。为研究降雨及桩-隧间距对抗滑桩受力及隧道变形的影响,分别采用桩-隧间距为80,160 cm的埋入式抗滑桩布置于滑体主滑段,通过模拟不同强度降雨,以研究降雨及桩-隧间距对隧道变形、抗滑桩桩头变形的影响。试验表明:1)小雨阶段,雨水渗入浅层滑体,桩-隧间距差异对抗滑桩受力分布及桩头位移变化影响不大;2)中—大雨阶段,雨水逐渐渗入到深层滑体,动水压增大,下滑力较快增大,桩-隧间距差异对抗滑桩受力影响较大,较小的桩-隧间距,不利于坡体的稳定。3)从隧道变形曲线来看,隧道山侧应变比河侧应变要大,且桩-隧间距为80 cm的隧道应变比160 cm段的应变大。