强震作用下陡倾顺层岩质边坡动力响应与破坏模式研究

以陡倾顺层岩质边坡为研究对象,采用振动台模型试验与FLAC3D数值模拟方法,对强震作用下陡倾顺层岩质边坡的动力响应规律和变形破坏模式进行了研究。研究结果表明:陡倾顺层岩质边坡在坡表及坡内竖直方向的加速度响应均表现出高程放大效应,而水平方向上的加速度响应则表现为趋表效应;输入波类型对边坡模型加速度响应有显著影响,正弦波作用下的加速度响应明显强于天然地震波;加速度放大系数随地震波振幅的增大,呈现先增大后减小的变化规律;地震波加载持续时间对陡倾顺层岩质边坡加速度响应的影响较小。对模型试验和数值模拟中边坡变形破坏特征的分析,得到陡倾顺层岩质边坡在强震作用下的破坏模式为:地震诱发-坡表岩层出露处岩块松弛张裂-坡肩岩层处拉裂张开-坡面中部出现剪切裂缝-裂缝逐渐贯通-发生多级高位滑坡。

离心场中陡倾顺层岩质边坡振动试验关键技术研究

为解决离心场中陡倾顺层岩质边坡振动试验的关键技术问题,设计了陡倾顺层斜坡的离心振动台模型,通过试验探讨了试验仪器设备的关键技术参数、动力相似关系、相似材料比选以及传感器的安装布置等内容,并确定了地震波的加载方案。同时为了得到可靠的试验结果,分析了离心力场中的误差、传感器的安装与误差问题和边界效应问题,结合以往经验对误差方法进行比选,并提出了相应的减小误差的方法。研究结果表明:离心振动台模型试验要进行合理的设计;离心力场中的系统误差可通过设计模型尺寸大小和选择模拟模型和原型应力保持一致的高度来减小;传感器测量误差可采用在传感器周围填充满砂土来减小;多层剪切层铝合金框架模型箱能够最大程度减小边界效应的影响。

顺层陡倾岩质边坡变形机理探究

顺层岩质边坡是指坡向与岩层倾向一致的边坡,自然界中广泛分布。在顺层陡倾岩质边坡中往往存在滑移-弯曲变形和倾倒变形两种变形破坏模式,它们的典型变形特征与变形演化过程截然不同。总结了顺层陡倾岩质边坡滑移-弯曲变形和倾倒变形的典型特征,开展了不同边坡坡角、岩层倾角组合下边坡的底摩擦模型试验,揭示了顺层陡倾岩质边坡的变形机理和影响因素。结果表明:(1)工程实例统计分析显示,倾倒变形往往发生于岩层倾角为70°~90°、边坡坡角为40°~60°、且边坡坡高大于300 m的顺层陡倾岩质边坡中,而滑移-弯曲变形往往发生于岩层倾角为50°~70°、边坡坡角为15°~60°、且边坡坡高在300 m左右的顺层陡倾岩质边坡中;(2)顺层陡倾岩质边坡倾倒变形的典型变形特征表现为中上部岩体呈现滑移-倾倒变形,中下部岩体呈现弯曲-倾倒变形,整个变形演化过程可以概括为卸荷回弹、滑移-倾倒和蠕变-滑移3个阶段;(3)数值模拟结果显示,岩层陡倾角是顺层陡倾岩质边坡发生滑移-弯曲-倾倒变形的必要条件,当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差小于15°时,顺层陡倾岩质边坡往往发生滑移-弯曲变形,而当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差大于15°时,则其发生滑移-弯曲-倾倒变形。