堆积型滑坡地震响应的离心模型试验

基于离心振动台模型试验,采用Taft波激励,不断增大其幅值,研究不同强度地震波作用下堆积型滑坡地震响应特征,对比分析了汶川地震清溪台站基岩波结果的异同.结果表明:坡面水平向和竖直向峰值加速度放大系数均随坡高增加而增大,呈现高程放大效应;坡体内水平向峰值加速度放大系数分布与坡面不同;坡面对输入地震波有反射作用并呈现坡面浅表放大效应;基岩水平向加速度随高程增加存在增大现象,与地震动输入相比,均有缩小现象.同一高程处,坡面水平向与竖直向、坡体内及基岩水平向峰值加速度放大系数随地震波幅值的增大其变化规律不同.     

地震对金沙江金坪子滑坡的稳定性影响分析

金沙江乌东德水电站金坪子滑坡的稳定性对于该水电站的安全运行具有重要意义.为探究地震作用对金坪子滑坡体稳定性的影响,以金坪子滑坡Ⅱ区为例,在滑坡地质模型研究的基础上,运用极限平衡法及动力时程分析法,通过研究滑坡稳定性系数以及滑坡位移、速度、加速度曲线变化,综合研究了滑坡体在天然与加速度峰值为0.1g地震两种状态下的稳定性.分析表明:地震作用下坡体安全系数小于0.8,证明坡体在遭遇地震时可能发生失稳;坡体对地震作用的响应存在一个高程放大效应,坡体变形强度随高程增加而增大;经计算,地震变形峰值发生在6 s时刻,滑坡体最终永久变形位移达26 cm;地震作用下坡体变形的振幅呈循环往复变化,导致坡体内惯性力呈往返运动,降低了岩土体之间摩擦力导致产生的弧形破坏,同时在运动过程中为地下水渗入提供了路径,降低了坡体的稳定性.本文分析成果对研究同类坡体变形具有一定借鉴意义.     

基于Quake/W和Slope/W耦合方法的地震作用下水库边坡稳定性的分析——以小锡伯提水库为例

为更准确地分析地震作用下水库边坡的稳定性,结合地质勘察资料,选取典型边坡断面利用Quake/W和Slope/W耦合建立数值模型,以小锡伯提水库为例,分析其在水平地震波加速度峰值为0.05g的情况下,不同监测点的位移、加速度、速度响应情况以及边坡的位移场、应力场、应变场,并对地震作用下安全系数时程曲线进行解析。结果表明:地震作用下边坡的安全系数由天然状态下的1.036降到0.892,稳定性显著降低,不满足工程长期运行安全要求;最危险滑面在边坡中部,呈近似圆形沿破碎带下滑,与地质勘探结果相吻合。本文为利用Quake/W和Slope/W耦合分析解决边坡动力问题提供了参考案例。     

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.     

循环荷载作用下土质边坡动力响应分析

为研究土质边坡对循环荷载作用的动态响应规律,通过有限元对不同工况下土质边坡的振动响应进行模拟。结果表明,当循环荷载位置及加载频率一定时,边坡各测点竖向加速度、位移和速度响应峰值随循环荷载振幅增大而增大,且加速度和速度大致呈线性关系;各测点响应峰值随边坡高程变化而变化,测点离振源越近,动力响应越剧烈,响应增幅越大;当循环荷载位置及振幅一定时,边坡在1.5~2.5 Hz频段出现强响应,产生对其不利的共振现象;当循环荷载振幅及频率一定时,边坡的响应峰值随着荷载位置距坡肩距离(L)减小而增加,当L超过10 m后边坡振动响应变化幅度趋于不变。研究结果对认识循环荷载对土质边坡的影响及合理评价边坡工程环境振动具有重要的工程应用价值。     

双向地震耦合作用对基础摩擦隔震结构的影响

采用多质点层间剪切型模型,建立了基础摩擦隔震多层砌体结构在水平与竖向耦合地震作用下的运动微分方程及滑动与啮合状态判别准则·通过数值计算,分析了竖向地震作用对隔震结构的影响,研究表明,竖向地震作用的存在,使隔震结构下部各层,特别是首层的层间位移,层间剪力增加,隔震层加速度增加,且随地震烈度,竖向加速度峰值增大而增加,并使隔震层的滑动位移幅值有增大的可能·建议在高烈度震区考虑竖向地震作用对结构反应的影响·     

地震作用下基坑复合土钉支护动力响应参数分析

为了研究地震作用下土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙在不同支护参数下的动力响应,利用大型有限元软件ADINA,对某基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙建立了局部三维有限元模型,研究了土钉倾角、土钉长度、土钉水平间距、搅拌桩嵌入深度对边坡的位移响应、加速度响应、轴力响应的影响.结果表明:地震作用下,开挖面的水平位移峰值、水平加速度峰值、土钉轴力峰值随土钉倾角的增大而增大,随土钉水平间距的增大而增大,随土钉长度的增加而减小;增大搅拌桩嵌入深度开挖面水平位移峰值减小,但水平加速度峰值、土钉轴力峰值的减小并不明显.     

地震作用下库区堆积层滑坡失稳机制

为研究地震作用下库区堆积层滑坡失稳机制,以雅鹊湾滑坡为例,基于Geo-Studio中Quake/W和Slope/W耦合建立数值模型,分析其在地震作用下的稳定性变化和动力响应.在地震作用下滑坡稳定系数在1.199 ～0.859波动,随着库水位由175 m降低到145m,滑坡稳定性由欠稳定降为不稳定;堆积层越厚的部位,受到地震作用后位移越大,滑带和后缘基岩发生的位移较为一致;监测点峰值加速度随高程的增加而增加,且加速度峰值的出现时间也随高程增加而滞后;坡面峰值加速度受到坡度的影响,监测点坡度发生较大改变时,峰值加速度会相应的减小.分析其在地震作用下的失稳机制,得出堆积层滑坡后缘剪切破坏,表层岩土体沿平行于滑带的滑面滑动,剪出口为库水位淹没的区域,滑坡由表层向深部滑动,最终基岩上覆土体全部滑动破坏,同时滑坡滑移会导致后缘基岩产生临空面,极易发展成为崩塌灾害.     

地震作用下层状岩质边坡动力响应

层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体,边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC3D建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型,通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应,研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明:软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响,使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应;高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应,相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内;与反倾边坡相比,顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势;层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加,水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应;软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用,最上层软弱夹层为潜在滑移面.     

基于QUAKE/W和SLOPE/W下甘家寨滑坡地震动力响应分析及稳定性评价

以鲁甸地震甘家寨滑坡为例,运用QUAKE/W模块分析地震作用下滑坡加速度、速度、位移的动力响应情况;将QUAKE/W结果导入SLOPE/W中,结合安全系数及永久位移,评价水平地震动与水平、竖向地震动共同作用下的滑坡稳定性。研究表明:滑坡监测点的加速度、速度、位移存在滞后性和放大效应;水平地震下滑坡安全系数降低并产生0.381 m的永久位移,滑坡失稳;相比水平地震动,水平、竖向地震动的共同作用使滑坡稳定性明显降低。     

柱面网壳在地震作用下的失效机理研究

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,研究了单层圆柱面网壳在地震作用下的动力稳定性问题,指出当加速度峰值较小时,网壳的节点位移响应随地震加速度峰值增加呈线性增加,结构的变形主要是弹性变形,随着加速度峰值的加大,位移响应增加速度加快,部分杆件进入塑性,当达某一特征值时,位移响应大幅度增加,此时结构丧失了稳定性,沿结构不同方向输入地震波时,X方向首先发生失稳。     

钢管拱桁架在地震作用下的动力响应研究

研究了单榀钢管空间拱桁架在地震荷载作用下的动力响应。采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力分析程序,探讨了该结构在竖向输入El-centro地震波作用下的动力响应,以及在各级地震荷载作用下,如何计算拱桁架的动力响应。指出结构的位移和内力响应随地震加速度峰值的增加呈非线性变化;支座附近的杆件塑性应变响应最大,发展最快,首先达到材料的极限应变而退出工作;在地震响应中,该结构支座附近的杆件是最薄弱的部位。     

耦合地震作用对锚固顺层岩质边坡响应分析

利用有限差分软件FLAC3D建立一个锚杆支护的顺层岩质边坡动力数值分析模型,通过分析坡面上的监测点位移响应和加速度响应在不同地震作用下响应,以及不同地震荷载作用下对锚杆轴力大小的影响;证明了竖向地震作用在边坡破坏中的作用。研究结果对锚杆支护边坡的抗震设计起到有益的启示作用。     

强震作用下岩质高边坡动力特性

通过对快速拉格朗日法(FLAC3D法)动力分析原理进行研究,选取合理的岩质边坡动力本构模型、动力边界以及阻尼模型,建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质高边坡三维数值模型。在对四川"5·12"汶川8.0级大地震主震台站即理县木卡站实测地震波校正的基础上,对强地震作用下岩质高边坡的动力特性进行数值模拟分析。研究结果表明:边坡顶部位移主要以沉降模式为主,坡腰附近主要以水平位移为主,而在水平地震荷载作用下边坡呈现出明显的位移分层现象,且边坡破坏以圆弧形滑动模式为主;在强震作用下,边坡顶部较边坡底部的位移、速度以及加速度等动力响应均有竖向放大现象,且加速度放大效应较小,而速度和位移的放大效应较大,这可为震区岩质高边坡的设计及边坡加固技术的优化提供理论依据。     

不同锚固方式边坡地震响应与动力有限元稳定分析

为探究地震作用下,边坡不同锚固方式支护效果的差异,考虑锚杆支护与锚杆+预应力锚杆复合支护两种锚固方式,建立三维边坡模型,分析边坡位移、加速度响应、以及锚杆的受力特征.按照平面应变问题考虑边坡稳定性,得到两种锚固方式下边坡安全系数时程曲线.结果表明:复合支护较锚杆支护可更有效限制边坡的变形和坡面峰值加速度PGA放大系数,两种锚固方式锚杆受力特性有所差异.相同地震动作用下,复合支护边坡安全系数较锚杆支护得到提高.     

边坡土钉支护动力有限元分析

为了研究边坡土钉支护在地震作用下的动力特性和工作性能,运用大型有限元软件ADINA,对支护结构建立了整体三维有限元计算模型,并进行了动力有限元模拟分析,研究内容包括水平地震作用下支护结构的土钉轴力响应、位移响应、加速度响应.计算结果表明:(1)地震使每排土钉轴力增大,且每根土钉轴力最大处增幅明显;(2)地震没有改变边坡潜在滑移面的位置;(3)地震作用下,坡顶的水平峰值位移和峰值加速度最大,说明坡顶附近土层的地震响应最激烈,所受的地震力也最大,较容易发生破坏.这些结论可为边坡土钉支护的抗震设计提供参考.     

基于动三轴试验的黄土高边坡地震稳定性分析

以山西某机场边坡为例,对其场区的黄土进行了固结不排水的动三轴试验,得到了材料的动力特征和模量衰减曲线。应用有限元软件分析了在地震荷载作用下机场边坡的稳定性,拟合模量衰减曲线作为滞后阻尼参数;并结合数值分析的方法,建立了该边坡的计算模型。为了分析其稳定性,在边坡上设置5个监测点进行模拟。计算结果表明:地震荷载下,水平位移随坡高的增加而增大,坡脚处的竖直位移达到最大值0.88 cm。当地震波加速度达到最大时,位移累计值也相应的达到最大;地震荷载作用下的水平推力对边坡稳定性有较大影响;边坡的塑性区域主要集中在边坡坡面。     

高速公路线路地震断层破坏效应及边坡震害稳定性研究

为研究高速公路线路地震断层破坏效应及边坡震害稳定性,首先对工程研究区域历史上所发生地震的空间分布做出定性分析,提出沿线地震断层模型,并分析其运动学特征。在此基础上,选取震害区具有代表性的路堑边坡基于ABAQUS有限元程序对其地震响应进行计算,程序输出的位移场用来分析坡顶位移变化,输出的加速度用来计算加速度分布系数。将动力有限元输出的应力场代入MATLAB编写的遗传算法程序,计算边坡安全系数时程曲线,并智能搜索临界滑动面,得到安全系数随着地震波加速度的变化规律及滑动面包络图的安全系数范围。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

动力荷载作用下土质边坡加速度响应规律分析

应用FLAC数值模拟技术对土质边坡动力加速度响应规律进行了分析．研究发现：土体滤波与低频放大作用致使边坡加速度响应表现为垂直放大现象;波界面反射与叠加特性致使边坡加速度响应表现为临空面放大现象;PGA放大系数随坡高增加呈现“增加-衰减-增加”三段形态,其衰减现象主要由于坡脚潜在受拉剪滑带的形成所致;地震边坡潜在滑移面下部土体单元加速度响应小,而上部土体单元加速度响应大．