岩质高陡边坡地震动响应规律的振动台试验研究

设计并完成了1∶10大比例尺的边坡大型振动台模型试验,试验模型尺寸为4.4m×4.4m×1.8m(长×宽×高),斜坡模型表面包含30°、45°、50°、60°四个不同坡度的坡面,模拟岩体材料采用重晶石粉、河砂、石膏、黏土和水按比例配制而成。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波来研究模型边坡的动力响应规律,在试验数据分析中采用三维局部坐标系。试验结果表明:边坡临空面方向和竖直方向的加速度高程放大效应随坡面角度的增大而增强,在坡面角度由45°→50°变化时增长趋势呈明显"台阶状"形式,而边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本不随坡面角度变化;边坡各向的峰值加速度的高程放大效应随着输入地震波幅值的增大而减小,表现出"量级饱和"特性;加速度傅里叶谱的频谱成分随着高程的增大,边坡岩体对于试验模型自振频率f周围的频率成分具有显著的放大作用,而对于其他频率成分则具有滤波作用;加速度反应谱沿高程的形状基本一致,并且卓越周期对应的反应谱幅值沿高程具有一定的放大作用,而在其他周期T处,尤其是长周期部分(低频部分)则存在一定的减小作用,对于临空面方向来讲,具有明显的波峰现象。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。     

坡面角度对岩质边坡加速度高程放大效应的影响

基于现场调查、振动台试验及理论计算等结果,由宏观现象定性的分析到理论求解的定量计算,全面、系统地研究坡面角度对岩质高陡边坡的加速度高程放大效应的影响。现场调查结果表明,边坡的失稳破坏主要发生在45°及以上的斜坡,从宏观现象上间接说明了随着坡面角度的增大,边坡的加速度放大效应会逐渐增强;振动台试验和理论计算结果从半定量和定量的角度揭示随着坡面角度的增大,临空面方向、竖直方向峰值加速度的高程放大效应逐渐增强,而在增强的过程中同时存在突然增大的拐点45°和渐趋平缓的拐点50°,即在45°以下加速度放大效应的增长较为缓慢,在45°~50°之间突然增大,在50°以上增长又逐渐变缓,这充分解释了“滑坡灾害主要发生在45°以上的斜坡”这一汶川地震震害现象。边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本上不随坡面角度的增大而变化,其台阶也相对较为平缓。