格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1:8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性。研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征。水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大。3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征。水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小。3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中。

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明:桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。

地震作用下多锚点桩加固土质边坡的抗震优化对比振动台试验研究

为了研究地震作用下多锚点桩加固边坡的加速度和动土压力响应的分布特征和空间变化规律,探讨多锚点桩优化抗震性能,利用大型振动台试验,通过多锚点桩边坡模型稳定性、加速度和动土压力时域特性初步分析得到沿桩身高程不同位置的区域性空间分布特征;基于上述分析运用傅里叶变化和统计学概率散点矩阵运算获得定量化表征多锚点桩加固边坡损伤水平的相关性;进而利用SPECTR计算取得多锚点桩边坡模型优化与否地震动变形破坏位移值Sd的区域性差异。结果表明:(1)在不同地震强度作用下,边坡模型表现出区域性损伤破坏的空间耦合变形连续效应,加速度和动土压力幅值空间分布表现出桩身结构物未优化侧幅值反响突出的特点。(2)加速度沿高程存在加速度滞后的差异主要是主震后的传播阶段造成的,桩身在同一震区发生前的各组地震动土压力和加速度响应之间的相关度极弱,前震的地震动特性亦并非各级地震动序列的简单重复叠加。(3)用聚苯乙烯泡沫(EPS板)作为减震层、消能弹簧作为改善锚头自协调装置优化的多锚点桩对地震作用下坡体变形起到缓冲和消能的作用,其优化效果与减震层的位置相关。(4)在低强和中强度地震作用下,锚头消能弹簧装置的可伸缩变形改善了多锚点桩身沿高程的变形协调性,可改善桩身的地震波传播特性。(5)高强度地震作用下,桩身滑面处对地震的敏感性强,EPS发生塑性变形,增大了优化侧相对位移值,易造成多锚点桩在滑面位置发生"鼓胀"破坏或者剪切破坏,容易成为多锚点桩的抗震薄弱环节。这些结果有助于为多锚点桩的优化抗震设计提供理论依据。