胶新铁路砂土液化区路基沉降规律研究

地震液化常给人们带来巨大损失,而剪切振动和循环荷载作用下的动力学效应常被认为是地震液化的主要原因,人们对剪切荷载作用下饱和砂土的液化问题进行了较多的研究,而对循环荷载作用下砂土液化的动力学效应研究较少。胶新铁路在DK39+000开始为高地震烈度区,DK283+550~DK283+770分布有地震可液化层,工程修建后列车动荷载的影响将会有诱发砂土液化的可能性。为了研究通车前自然沉降特征和通车后循环荷载作用下的路基沉降变形规律,本文在具体分析了砂土液化的概念和准则判别的基础上,重点分析了砂土液化区路基沉降特征,包括测试断面竖向分层沉降变形特征分析和路基水平位移特征分析。最后在试验的基础上,从理论上给出了循环荷载下砂土的本构关系。     

青藏公路多年冻土段路基病害分布规律

多年冻土道路多出现路基沉陷变形和路基路面开裂破坏这两类病害.根据青藏公路大量调查资料,对路基病害与多年冻土类型及其稳定程度、工程历史、路基高度、路基边坡坡向的关系进行了分析.结果表明,多年冻土稳定性差、工程完工时间长、位于路基阳坡面的沉陷和纵裂均较严重,而低路堤沉陷与高路堤纵裂均较严重.     

青藏公路多年冻土段路基病害分布规律

多年冻土道路多出现路基沉陷变形和路基路面开裂破坏这两类病害. 根据青藏公路大量调查资料, 对路基病害与多年冻土类型及其稳定程度、工程历史、路基高度、路基边坡坡向的关系进行了分析. 结果表明, 多年冻土稳定性差、工程完工时间长、位于路基阳坡面的沉陷和纵裂均较严重, 而低路堤沉陷与高路堤纵裂均较严重.     

边坡地震稳定性分析的荷载增强分析方法

岩土边坡地震稳定性分析是岩土工程和地震工程研究的重要课题之一,本文明确区别了两种不同意义的边坡地震稳定性概念:一是按一定的抗震设防地震作用考虑,边坡现状强度与边坡强度退化到发生地震破坏时的临界强度相比较而言的储备强度稳定性;二是对于一定的边坡强度状态,使边坡发生动力破坏的地震作用与设防地震作用相比较而言的地震动力超载稳定性。考虑边坡强度退化的边坡稳定性概念已经得到普遍采用,分析方法较为熟知;而按动力超载考虑的边坡地震稳定性概念以往几乎没有提及,边坡稳定性判别标准和分析方法尚有待探讨。本文主要针对第二种边坡地震稳定性地震动力超载稳定性的衡量标准和分析方法进行了研究,提出了边坡地震动力超载稳定性评判的临界地震峰值加速度准则,并提出了边坡地震动力超载稳定性分析的荷载增强法:针对边坡的现状强度状态,由小到大逐渐增加地震作用的强度,搜索导致边坡失稳的临界地震峰值加速度,最后根据边坡临界地震峰值加速度与边坡所在区域的设防地震峰值加速度比较情况确定边坡的地震稳定性。论文采用荷载增强法对中国陕西宝鸡蟠龙塬黄土边坡地震动力超载稳定性进行了分析。结果表明,针对宝鸡地区未来50a超越概率为10%的地震动作用,该边坡具有较高的地震动力超载稳定性。     

掺有橡胶粉末砂土液化特性的动三轴试验研究

由于重度小、渗透性强,橡胶粉末常作为边坡、路基和挡土墙的填料,以代替部分砂土,从而提高挡土墙的安全性,并减少砂子的用量。在地震或交通荷载作用下,掺有橡胶粉末的砂土动力学特性,包括应力-应变关系曲线、孔隙水压力累积规律、动剪切模量和抗液化能力方面的研究亟需开展。借助CKC循环动三轴仪,开展饱和不排水条件下掺有橡胶粉末的砂土试样的动力学特性研究,重点评估掺入的橡胶粉末对试样的抗液化性能的影响。研究结果发现,掺有不同粒径橡胶粉末的砂土对应力-应变关系、孔隙水压力的影响非常显著,同时发现,粒径较大的橡胶粉末可以极大地提高试样的抗液化能力。另外,发现掺入量越大,对抗液化能力的提高越明显,且随着掺入量的提高,表现出与常规砂土液化不同的破坏模式。研究结果进一步明确了掺有橡胶粉末的砂土动力特性行为,为橡胶粉末在工程实践中的应用提供了技术依据。最后,对橡胶砂土混合的微观机制进行了解释。     

地震历史对砂土抗液化性能影响的试验研究

为探讨地震历史对饱和砂土抗液化性能的影响,通过离心机动力模型试验,观测了遭受过不同强度地震的饱和砂土水平场地在再次地震荷载作用下的响应,包括超静孔隙水压力的发展和土体的变形。研究表明,小地震有利于增强砂土颗粒之间的咬合及结构的稳定性,极大地提高了其抗液化能力,而遭受强地震并且发生液化的砂土,由于在沉积过程中形成的不稳定结构,则可能在将来强度相对较小的地震中再次液化。试验结果说明了地震历史对砂土液化性能有重大影响及进一步开展砂土细观结构研究的重要性。     

饱和砂土地基上抗滑桩加固边坡的动力离心模型试验研究

动力离心模型试验是研究可液化地基上抗滑桩加固边坡地震动力响应的有效手段之一。使用铜质抗滑模型桩,采用黏度为50 cs的甲基硅油做为孔隙流体,通过抽真空法制作了饱和地基上的加固边坡模型。进行动力离心模型试验,研究了地震作用下饱和砂土地基中动孔压、边坡变形与土体加速度和抗滑桩弯矩的响应特征。试验结果表明,地震作用导致的动力附加弯矩相当于震前静力弯矩的87 %,说明地震作用与地基液化导致的附加弯矩不容忽视,该结论可为边坡进行抗震设计与稳定分析提供有意义的参考。     

高烈度区浸水高填石路堤稳定性的小型振动台试验

为充分利用石质弃渣,填石路堤已经成为山区高等级公路较普遍的路堤形式。汶川地震以后,我国已处于地震活跃期,因此在高烈度区内修建高速公路,进行地震作用下稳定性研究的意义是显而易见的。小型振动台试验虽然受承载能力和台面尺寸的限制有诸多弊端,但所需经费少,可进行重复实验,其实验结果对工程实践有一定的借鉴作用,更是大型振动台试验积累经验所不可缺少的。作者对研究尚不成熟的填石路堤进行小型振动台试验,研究其在地震作用下的稳定性情况。涉及的雅泸高速公路填石路堤工程位于水库水位变动带内,实验发现水在地震过程中起着重要的作用。在无水条件下,地震导致的边坡破坏最先发生在边坡内侧,随着振动的持续,边坡外侧也将发展成破坏区;在水位上升后,地震导致的边坡破坏最先发生在边坡外侧,由振动产生的水浪对边坡的冲刷、淘蚀作用非常强烈。     

强震作用下复杂边坡块体破坏模式和破坏特征研究

设计了白鹤滩水电站复杂结构面组合块体边坡的比尺为1:200的大型三维动力模型试验,通过输入不同幅值的地震波,研究地震作用下块体位移时程的响应规律、残余变形的分布规律,揭示边坡块体的破坏模式,评判边坡块体的破坏类别和特征。试验结果表明,工程边坡块体在设计条件下的抗震稳定性较好;在地震超载过程中,残余变形首先发生于后缘裂隙,各超载工况残余变形量由两个三角部位向坡内逐渐减小,三角部位为地震作用下易首先破坏的区域;该边坡块体地震破坏模式为沿底面与侧面的双滑失稳破坏模式。由残余变形量变化过程及地震灾后统计成果分析得出工程边坡的破坏特征:残余变形量小于15 cm且初次出现较明显突变可作为抗震设计允许变形限值;残余变形量大于30 cm后位移突变加强,边坡块体即可能整体失稳。边坡锚固应注意加强块体后缘裂隙的抗拉能力和底面的抗剪能力。     

青藏高原风火山地区冻土试验路基病害原因分析

本文根据试验工程的长期观测资料及工程解剖资料,阐述了路基工程的病害及原因,主要有冻结层上水对路堑边坡的破坏及对基底的影响,高填土路堤路肩开裂的原因及对边坡稳定性的影响,路基的冻胀情况及形成规律。     

饱和砂土地层中隧道结构动力离心模型试验

饱和砂土地层中隧道结构可能会因地震地基液化而发生破坏。通过对可液化地层中地铁隧道结构的地震反应进行动力离心模型试验,研究了饱和松砂地基在地震作用下的反应特性、可液化地层中地铁隧道结构的上浮及变形特性和设置截断墙对限制隧道结构上浮的效果等问题。研究结果表明,地基液化引起的隧道衬砌上的附加变形内力以及隧道上浮量主要受地基液化时土水压力的变化影响。截断墙的设置限制了隧道两侧土体向隧道下方流动的趋势,有效减小了隧道结构的上浮量     

多级边坡平台宽度对边坡地震动力响应 及破坏机制的影响

以典型工程边坡为原型,利用FLAC3D有限差分软件建立一个三维土坡模型,分析地震作用下多级边坡平台宽度对边坡动力响应特性和动力失稳机制的影响。计算结果表明,边坡设置平台可以有效地提高地震动力条件下边坡的稳定性,且平台宽度越大则稳定性越显著;PGA放大系数随着平台宽度的增大而减小。结合频谱分析得到第一级边坡坡顶的动力响应较第二级边坡坡脚的大,边坡岩土体剪应变增量和位移响应也减小;地震作用下边坡塑性区从坡脚部位向坡体内部发展,随地震持时的增加,坡顶出现拉张变形,坡面及其浅表层发生拉张剪切变形,坡体内部一定部位发生剪切变形;坡面监测点位移时程曲线表明,地震作用下边坡坡脚位移向上,发生剪出变形或破坏,坡脚和变坡点均为薄弱部位,应加强支护。研究结果对多级土质边坡抗震设计具有一定指导意义。     

湖南醴潭公路土质滑坡变形破坏特征分析

公路土质滑坡在其滑动变形破坏的过程中,具有一定的潜伏性,不易被识别。对于该类滑坡稳定性的评价与治理,应结合其滑动变形破坏机理及规律,查明滑坡滑动的关键影响因素,以便因地制宜地进行防治。结合醴潭公路K53+960—K54+020段的具体工程边坡实例,分别运用传统的剩余推力法和数值模拟技术,分析了该边坡在自然状态、降雨及地震条件下的稳定性及变形机理,深入分析了导致该边坡变形破坏的成因,认为降雨及地震对公路土质滑坡均具有较大的诱发作用。通过对比分析,传统计算方法和数值模拟结果相符合,印证了数值模拟技术在工程应用中的可视性和实用性。     

边坡地震失稳概率分析

灾难性地震难以预料、波及面广,地震引发边坡失稳破坏造成的地震地质灾害危害严重,已引起不同学科的广泛关注。如何综合考虑地震作用的不确定性和边坡地震破坏的不确定性,估算边坡地震失稳概率,仍是一个尚未解决的问题。在深入剖析边坡地震稳定性物理力学基础上,区分强度储备稳定性和动力超载稳定性两种边坡地震稳定性涵义,提出边坡对场地地震作用临界抗力概念。采用边坡临界地震动加速度为边坡临界抗力特征参数,架起边坡地震失稳与边坡场地地震作用间桥梁,建立以场地地震作用参数和边坡临界地震抗力为依据的边坡地震失稳概率分析评价体系。从场地地震作用不确定性分析、边坡抗震能力及不确定性分析和边坡地震失稳概率分析3方面介绍边坡地震失稳概率分析方法。该方法对单体边坡地震稳定性分析预测具重要意义。     

斜坡含软夹层地基路堤离心模型试验与数值模拟

为了研究斜坡含软弱夹层地基路堤边坡的稳定性及破坏机制,采用离心模型试验和数值分析方法进行了研究。研究表明：斜坡均质地基路堤边坡仍是呈现整体圆弧滑动破坏;而对于含软弱夹层地基路基边坡来说,由于软弱夹层的影响其稳定性有了明显的降低,并有利于张拉裂缝的产生和发展,路堤边坡不再是整体圆弧滑动破坏,而是部分土体沿着软弱夹层发生滑动破坏。     

地震边坡失稳机理及稳定性分析

通过对汶川地震边坡调研,发现大量边坡破坏形式为坡顶拉裂、下部坡体剪切破坏。本文利用有限差分程序,从边坡土体的应力状态出发,通过监测边坡土体的状态、位移和剪应变增量变化等,分析了岩土体在静力、横向地震和耦合地震作用下的破坏过程,发现坡顶附近发生张破坏,以下部位发生剪切破坏,而非传统的地质工程观点——地震边坡破坏主要是地震惯性力造成的剪切破坏。并提出一种新方法——关键点相对位移法,来判断边坡的动力稳定性,数值模拟结果与已有研究成果及震后灾害调查结果具有良好的一致性。     

岩石边坡动态稳定性的初步探讨

许多工程问题涉及岩石边坡的动态稳定性。地震引起的坝肩岩体变形,露天矿山爆破造成的岩石边坡滑动,以及在岩石边坡上建筑物基础由于机械振动而发生的破坏等都与岩体动态稳定的现象有关。然而,有各种振源,它们对岩体的作用很不相同。岩体受振时具有各种频谱特性。在稳定分析中必须考虑这个因素。此外,受动力作用的岩石边坡总是处于初始的静力状态。动态分析不应与静态稳定性割裂开来。在野外及实验室试验的基础上,本文提出在动力和静力同时作用下岩石边坡稳定分析的一种途径。     

宜黄高速公路荆沙公铁立交桥路段变形规律

高路堤侧向滑动、桥台破坏已成为高速公路主要工程病害。荆沙公铁立交桥路段路面与路堤变形严重,对4个变形监测断面、32个地表位移监测点、8个地下水平位移监测孔的数千个观测数据的统计分析表明,该路段在观测期内产生了明显的沉降和水平位移,并具如下规律:路肩以内的填土体自身固结基本完成,由于固结而产生的沉降很小;水平位移较大的监测点处由于水平位移所诱发的沉降较大,并由此产生纵向裂缝;最大变形深度为5m,除局部边坡失稳外,绝大部分路堤趾部基本稳定,路堤的变形仅限于其内部;边坡上各监测点的变形远远大于路肩、趾部,边坡下部又较上部显著,说明路堤变形主要危险在于边坡的侧向变形,而边坡则通过滑塌调整其稳定性。     

渗透系数对砂土液化震陷影响的数值研究

饱和砂土在地震荷载的作用下往往会产生液化变形,包括竖向震陷和侧向扩展。砂土由于液化的作用,其渗透系数会发生改变,而目前描述砂土液化变形的本构模型均采用常量渗透系数,这是造成自由场地的震陷数值模拟结果低于试验观测值的重要原因之一。利用开源有限元平台Open Sees对饱和砂土的自由场地震陷进行模拟分析,对比离心机模型试验,分析了渗透系数对饱和砂土液化震陷的影响。为进一步提高数值模拟的准确性,采用了适合于动力分析及液化模拟的边界面模型。与固定渗透系数模型相比,最终提出的变渗透系数模型允许液化状态的渗透系数升高为初始值的数倍,该模型模拟结果较好,可以作为从渗透模型角度提高数值模拟精度的近似考虑。通过一系列的模拟和分析发现,采用合理的变渗透系数模型,可在一定程度上提高砂土自由场地地震液化震陷的数值模拟精度。     

铜质模型桩加固边坡的动力离心模型试验研究

地震作用引起的边坡大变形常会使边坡稳定性丧失或使加固措施失效,动力离心模型试验是研究地震作用下边坡土体与抗滑桩的动力相互作用的有效手段之一。本文采用铜质抗滑模型桩制作了抗滑桩加固边坡模型,通过动力离心模型试验研究了地震作用下边坡变形、土体加速度反应和抗滑桩静力、动力弯矩等动态反应。试验表明:边坡的地震加速度反应自下而上逐渐放大,桩体附近土体的加速度反应略有减小;抗滑桩弯矩随着地震作用增强而相应地增至峰值,此后随着地震作用的衰减而下降,地震结束后承担着震后残余弯矩,该弯矩值仍大于震前静力弯矩;通过比较震前与地震中抗滑桩弯矩分布的变化可以看出,地震作用导致的最大附加弯矩为202 kN.m,相当于静力弯矩的36%,表明地震作用导致的附加弯矩不容忽视。