地震P波倾斜入射下单面坡动力响应分析

地震诱发滑坡分布呈现“背坡面”效应的特点,表明地震波入射方向对边坡动力响应及失稳有巨大的影响,然而斜入射下边坡动力响应研究尚不充分.本文基于时域弹性波理论和黏弹性人工边界条件,利用FLAC3D内嵌的Fish语言编程实现了P波倾斜入射.通过对比算例与理论解,验证了P波倾斜入射方法的准确性.研究了简谐波、加窗简谐波及天然地震波对单面坡激发的动力响应,并以加窗简谐波为例探索了输入波频率与入射角影响下单面坡(坡高90 m)的动力响应特征.计算结果表明:由于输入波首尾速度非零的冲击效应,简谐波作用下坡肩位置波首与波尾段峰值加速度值超过中间稳定段的1倍以上.简谐波和加窗简谐波在坡表相同部位产生的加速度响应要强于天然地震波.加窗简谐波20°入射下,坡体水平向加速度分布随输入波频率变化较竖直向的显著;当输入波频率为10 Hz时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.33倍,此时边坡高度与边坡动力响应垂向放大的临界高度一致.频率为2.5 Hz的加窗简谐波在不同入射角下,边坡竖直向加速度分布的变化高于水平向;当入射角为60°时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.12倍.研究表明垂直入射时会低估地震波对边坡动力扰动的影响.

强震作用下反倾薄层岩质斜坡倾倒破坏机制及动力响应研究

反倾岩质边坡在三江并流地区具有广泛的发育和分布,其变形和破坏现象在该区域内所有边坡问题中,尤为突出,地震是诱发滑坡的重要动力因素,常常导致大规模的滑坡灾害。以金沙江左岸宗绒历史性堵江滑坡为例,设计并完成了缩尺相似材料振动台物理模型试验。通过加载不同类型的地震波以及不同频率、幅值,研究反倾薄层岩质斜坡的动力响应和变形破坏机制以及软弱破碎带的影响。试验结果表明,反倾岩质斜坡在强震作用下存在高程放大效应和趋表效应,幅值越大越明显。斜坡加速度放大系数增长速率受频率的影响要高于幅值的影响,在不同幅值下,加速度放大系数最大值出现在0.2 g~0.3g。软弱破碎带的存在改变了斜坡动力响应特征,其厚度对地震波的放大效应存在明显的差异,为厚层段抑制,薄层段放大。幅值0.3g~0.4g为斜坡启裂的临界动力条件,0.7g~0.8g是斜坡失稳破坏的临界动力条件,其破坏过程大致可以分为3个阶段:①形成坡顶张拉裂缝和坡趾剪切裂缝;②裂缝的扩展和浅层块体的剪切破坏滑动-块状倾倒;③斜坡浅层的主滑面的形成,斜坡破坏。

强震作用下含软弱夹层顺层岩质斜坡 动力响应规律试验研究

青藏高原东南三江流域沿江分布着数以万计的古滑坡和潜在滑坡,对在建的川藏铁路构成严重的威胁。通过振动台模型试验研究了强震作用下含软弱夹层顺层岩质斜坡的动力响应规律。分析不同地震动参数、输入波类型和软弱结构面对斜坡动力响应规律的影响。试验结果表明:斜坡的自振频率随着输入地震波次数的增加而逐渐降低,振动强度为0.3g和0.6g是斜坡启裂和失稳的临界动力条件。斜坡具有明显的高程效应,加速度放大系数沿坡表呈现先增加、后减小、再增加的趋势,在1/4坡高和坡顶处较大。坡内竖直向加速度放大系数随高程增加呈现线性增加的趋势。频率对斜坡动力放大响应影响较大。斜坡对低频地震波的放大效应不明显,甚至有抑制作用。随着频率的增加,斜坡的动力放大效应越来越明显。随着幅值的增加,斜坡加速度放大系数呈现先增大后减小的趋势,在振动强度为0.3g~0.4g时达到最大值。不同类型地震波作用下,斜坡对天然波的放大作用高于人工合成波。软弱夹层的存在使输入的地震波出现了明显的放大,并通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,简称FFT)发现,软弱夹层的位置对输入地震波的频段的敏感程度不同。该试验揭示了含软弱夹层顺层岩质斜坡在强震作用下的动力响应规律,为进一步研究此类斜坡的失稳破坏机制和防治提供了依据。

地震作用下反倾岩质斜坡动力响应规律及频谱特征研究

以四川昌都贡扎滑坡为原型,设计制作了1∶1000的振动台试验模型,开展了包含软弱岩性组合和贯通性结构面的反倾岩质斜坡的振动台模型试验。考虑场地工程地质条件和场地特性,将富含多种频率的人工合成基岩地震波作为动力输入条件,探讨了不同概率水准人工合成地震波作用下反倾岩质斜坡的动力响应规律,并与输入正弦波的放大效应规律进行对比;通过对不同类型地震波输入下竖向监测点所得数据进行频谱分析,研究其对反倾岩质斜坡的动力响应影响机制。试验结果表明,在人工合成地震波作用下,加速度放大系数沿坡面和竖直方向均具有明显的高程放大效应,沿水平方向具有明显的趋表效应;人工合成地震波作用下得到的坡表和坡内响应规律与正弦波作用下类似,但是趋表效应不尽相同。正弦波作用下,斜坡监测点的频谱图为一条竖向直线,衍生的特征频率为输入正弦波频率的整数倍;人工波和天然波有更复杂的频段分布,斜坡对地震波高频段的放大作用明显高于低频段;但无论正弦波还是人工合成波,卓越频率越接近斜坡自振频率,斜坡动力响应越明显。对比不同类型地震波频谱图发现,由于正弦波波形简单,经斜坡传播后各测点频谱图变化不明显,不能准确反应岩质斜坡对输入地震波的影响,因此不建议作为研究岩质斜坡频谱特性分析的动力输入条件。

强震作用下反倾岩质斜坡动力特性及动力参数影响研究

目的通过输入不同类型震动强度、频率和持时的地震波,探讨地震作用下斜坡的动力特性和动力参数对斜坡动力响应的影响。方法以四川昌都雪隆囊滑坡为原型,设计制作了1∶1000的试验模型,开展了包含软弱岩性组合和贯通性结构面的反倾岩质斜坡的振动台模型试验。结果强震作用下,加速度放大系数沿坡面和坡内竖直方向随着高程的增大而增加,沿水平方向呈现节律性变化。加速度放大系数随着输入频率的增大而增加;随着输入振幅的增大呈现先增大后减小,出现明显拐点的振幅为0.4 g。持时对斜坡动力响应影响最小。相较于汶川卧龙波,茂县波对斜坡的动力响应更加明显。结论加速度放大系数有明显的高程放大效应和趋表效应;动力参数对斜坡加速度放大效应有不同程度的影响,频率影响最大,振幅次之,持时影响最小。输入地震波频率越接近斜坡的自振频率,对斜坡的影响也越大。

反倾岩质斜坡振动台试验研究综述

介绍了反倾岩质斜坡研究的意义,简要回顾了振动台试验技术的产生、发展。系统总结了反倾岩质斜坡振动台试验研究中的动力响应规律、变形破坏特征和演化过程的研究现状。分析讨论了以往反倾岩质斜坡在振动台试验研究中存在的问题和不足,为反倾岩质斜坡振动台试验研究的进一步开展提供参考。

薄厚岩组合型斜坡动力响应与破坏机制的振动台模型试验研究

以青藏高原金沙江流域雪隆囊地区贡扎滑坡滑前斜坡为原型,设计并完成薄厚岩组合型反倾岩体斜坡振动台模型试验,研究薄厚岩组合型反倾岩体斜坡的动力响应和破坏机制。试验结果表明,在斜坡1/2坡高以上PGA放大系数增大明显;在斜坡不同高程处,由坡内到坡表,PGA放大系数变化规律不同;在斜坡高陡区PGA放大系数增大,在斜坡坡脚处PGA放大系数减小。输入地震波的频率、幅值和时间压缩比均会对斜坡动力响应产生比较大的影响。当输入波幅值比较大时,高频波激励下斜坡PGA放大系数显著增大;当输入波频率小于斜坡自振频率时,随输入波频率增加,PGA放大系数增大,超过斜坡自振频率后,坡表PGA放大系数减小,坡内PGA放大系数先减小后增大。输入波幅值对斜坡动力响应的影响与输入波类型有关,不同类型输入波激励下斜坡动力响应规律不同。不同倍数时间压缩比下,斜坡动力响应有较大变化。综合分析斜坡动力响应和高速摄像机拍照记录,坡表高陡区PGA放大系数最大,坡内PGA放大系数沿高程变化规律基本遵循高程效应。斜坡自振频率在0.2 g幅值输入波激励时下降显著,此时斜坡结构在地震作用下发生变化。斜坡破坏模式为:高陡区上部坡肩出现裂缝→裂缝区向下扩展→高陡区右上侧出现局部失稳破坏→失稳区扩大为整个高陡区域→高陡区岩体由上到下被震落同时伴随着部分下部薄岩块被震落,破坏过程中伴随着斜坡下半段轻微隆起。该试验揭示了薄厚岩组合型反倾岩体斜坡在地震作用下的动力响应规律和破坏机制,为此类斜坡的防治提供了依据。