基于振动台试验的水平层状边坡共振响应分析

共振现象已经多次在汶川震害调查中被发现,其在结构工程中已经得到了广泛的研究,但在边坡工程中尚未开展深入的研究。采用振动台模型试验开展水平层状边坡的固有振动特性及其共振响应研究。首先分别通过白噪声激振、正弦波扫频和天然波激振获取边坡的固有频率,讨论不同方法在获取边坡固有频率方面的优劣性。其次,通过输入不同频率、不同幅值的正弦波激励,研究边坡的动力响应特征,重点关注边坡在共振频率处的加速度和位移响应特征。结果表明:白噪声激振和扫频试验分析结果较为接近,且白噪声激振对于边坡固有频率的变化识别更为敏感,天然波谱比曲线由于出现多个峰值,导致固有频率的确定较为模糊。边坡在其固有频率处存在共振响应现象,表现为边坡加速度峰值放大系数和位移响应峰值在共振频率段会出现峰值集聚,且相较于高程效应,共振对边坡响应的放大效应具有主导作用,会加剧边坡在振动作用下的变形破坏。研究有助于从边坡共振的角度揭示边坡的地震响应特征,也可以为边坡的抗减震研究提供思路。

水平厚层状岩质边坡地震动力破坏过程颗粒流模拟

基于二维颗粒流软件(PFC2D)的人工合成岩体技术,研究岩桥长度和节理间距不同组合形式下的含水平断续节理厚层状岩质边坡在地震作用下的破坏模式、动力响应规律以及岩桥段应力演化特征。研究结果显示:地震动作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡主要发生溃散型破坏、拉裂–滑移–块体倾倒混合破坏和拉裂–水平滑移混合破坏;水平断续节理是控制边坡动力稳定性的关键因素。节理间距对边坡破坏模式起控制性作用:当节理间距较小时,易发生溃散型破坏;当节理间距较大时,易发生拉裂–滑移–块体倾倒破坏和拉裂–水平滑移混合破坏。岩桥长度和节理间距共同控制着边坡岩体破碎程度,从而控制着边坡失稳破坏时滑动面的个数,当节理间距很小或者节理间距较大、岩桥长度较小时,发生单滑动面破坏;当节理间距和岩桥长度均较大时,发生双滑动面破坏。在地震动力作用下,岩桥段首先发生破坏,随后各节理间也产生破坏并贯通。岩桥长度和节理间距对边坡动力响应均产生一定影响,随着节理间距减小、岩桥长度增大,峰值位移、峰值速度增大,对加速度PGA放大系数的影响区域集中在边坡坡表、坡脚等部位。地震作用下,含水平断续节理厚层状岩质边坡岩桥段应力演化、裂纹萌生与输入的地震波加速度具有良好的一致性。