强震动作用下顺倾和反倾岩质边坡动力响应与破坏机理

本书详细介绍了作者取得的关于强震动作用下顺倾和反倾岩质边坡动力响应与破坏机理的研究成果。

具体内容包括：①研究了地震动输入方式、地震动参数对顺倾和反倾岩质边坡表面加速度放大效应的影响，揭示了相应的地震响应影响特征及规律；②研究了软弱夹层物理力学参数、坡体结构对顺倾和反倾岩质边坡表面加速度放大效应的影响，揭示了相应的地震响应特征及规律；③研究了软弱夹层厚度、倾角和位置、坡高、坡角对顺倾和反倾岩质边坡破坏机理的影响，揭示了其相应的破坏力学机制；④以汶川大地震唐家山滑坡为原型，采用岩石相似材料模拟层状岩石的模型块，通过逐级加载方式进行了顺倾岩质边坡的大型振动台模型试验，分析了顺倾岩质边坡的地震响应特征、变形破坏机理和现象，此外通过逐级加载方式进行了反倾岩质边坡的大型振动台模型试验，分析了反倾岩质边坡的地震响应特征。

一基础篇

第一章绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1地震边坡破坏的类型

1.2.2地震崩滑体的统计特征及其影响因素

1.2.3地震加速度响应

1.2.4变形破坏机理

1.3研究内容

第二章FLAC3D力学原理及数值模拟技术

2.1力学原理

2.1.1应变速率计算

2.1.2应力计算

2.1.3速度和位移计算

2.1.4不平衡力及阻尼计算

2.1.5循环计算

2.2实施关键技术

2.2.1FLAC3D求解流程

2.2.2网格划分

2.2.3边界条件及阻尼的确定

2.2.4计算模型及参数

2.2.5地震波的调整

第三章岩质边坡振动台试验设计

3.1引言

3.2试验设备

3.3原型边坡

3.4模型边坡方案

3.4.1模型设计

3.4.2模型材料

3.4.3模型制作

3.5观测方案

3.5.1基本原则

3.5.2传感器位置布设

3.6小结

二顺倾岩质边坡篇

第四章顺倾岩质边坡表面放大效应

4.1引言

4.2地震动输入方式的影响

4.3地震动参数对边坡表面放大效应的影响

4.3.1地震动峰值的影响

4.3.2地震动频率的影响

4.3.3地震动持时的影响

4.3.4地震动初动方向的影响

4.4软弱夹层力学参数的影响

4.4.1体积模量的影响

4.4.2剪切模量的影响

4.4.3黏聚力的影响

4.4.4内摩擦角的影响

4.4.5抗拉强度的影响

4.5坡体结构的影响

4.5.1坡高的影响

4.5.2坡角的影响

4.5.3软弱夹层厚度的影响

4.5.4软弱夹层倾角的影响

4.5.5软弱夹层位置的影响

4.6小结

第五章顺倾岩质边坡地震破坏机理

5.1引言

5.2坡高的影响

5.2.1塑性区计算结果

5.2.2坡高的影响规律

5.3坡角的影响

5.3.1塑性区计算结果

5.3.2坡角的影响规律

5.4软弱夹层厚度的影响

5.4.1塑性区计算结果

5.4.2软弱夹层厚度的影响规律

5.5软弱夹层倾角的影响

5.5.1塑性区计算结果

5.5.2软弱夹层倾角的影响规律

5.6软弱夹层位置的影响

5.6.1塑性区计算结果

5.6.2软弱夹层位置的影响规律

5.7小结

第六章顺倾岩质边坡大型振动台试验

6.1引言

6.2模型试验加载

6.3模型边坡的动力特性

6.3.1动力特性的变化规律

6.3.2动力特性的影响因素

6.4模型边坡的加速度响应

6.4.1加速度响应放大规律

6.4.2峰值加速度的影响

6.43坡体对输入地震动的影响

6.5模型边坡破坏机理

6.6滑坡尘雾景象

6.7小结

三反倾岩质边坡篇

第七章反倾岩质边坡表面放大效应

7.1引言

7.2坡体结构的影响

7.2.1坡高的影响

7.2.2坡角的影响

7.2.3软弱夹层厚度的影响

7.2.4软弱夹层倾角的影响

7.2.5软弱夹层位置的影响

7.3小结

第八章反倾岩质边坡地震破坏机理

8.1引言

8.2坡高的影响

8.2.1塑性区计算结果

8.2.2坡高的影响规律

8.3坡角的影响

8.3.1塑性区计算结果

8.3.2坡角的影响规律

8.4软弱夹层厚度的影响

8.4.1塑性区计算结果

8.4.2软弱夹层厚度的影响规律

8.5软弱夹层倾角的影响

8.5.1塑性区计算结果

8.5.2软弱夹层倾角的影响规律

8.6软弱夹层位置的影响

8.6.1塑性区计算结果

8.6.2软弱夹层位置的影响规律

8.7小结

第九章反倾岩质边坡大型振动台试验

9.1引言

9.2试验加载方案

9.3试验结果分析

9.3.1模型边坡的加速度响应

9.3.2坡体对输入地震动的影响

9.4模型边坡破坏机理.

9.5小结

四结束篇

第十章结论与展望

10.1顺倾岩质边坡成果

10.1.1地震响应

10.1.2破坏机理

10.1.3大型振动台试验

10.2反倾岩质边坡成果

10.2.1地震响应

10.2.2破坏机理

10.2.3大型振动台试验

10.3展望

参考文献

参考资料 2100433B

• 作者：刘红帅,齐文浩,郑桐著

• 出版时间：2016-10-01

• 开　本：16开

• 页　数：133

• 印刷时间：2016-10-01

• 字　数：201千字

• 装　帧：平装

• 语　种：中文

• 版　次：1

• 印　次：1

• I S B N：9787502847753

2008年5月12日发生的汶川地震引发了大量的崩滑地质灾害，通过对强震区诱发的大型高速滑坡堵江现象调查显示，本次强震触发并堵江形成堰塞湖的大型高速滑坡基本均属岩质滑坡，而位于地震核心区内原有大型古滑坡体未见一例发生整体下滑，只是在局部陡缓交界部位产生震动裂缝或局部塌滑，这种古滑坡体在强震作用下保持稳定而不发生整体失稳的现象与之前的常规认识存在较大差异。 通过野外调查、室内试验及数值模拟等手段对汶川地震灾区内北川县唐家山堰塞湖库区马铃岩、都江堰紫平铺库区左岸灯盏坪和汶川县城青土山以及汉源县二蛮山4处代表性古滑坡体，和都（江堰）-汶（川）高速沿线桃关沟、七盘沟等特大泥石流沟域内地震震裂物源等灾害体的地质环境条件、地震稳定性、变形破坏特征、动力响应机理及其影响因素等进行了分析研究： 古滑坡地震稳定性计算结果表明：古滑坡体局部的微地貌，尤其是地形坡度对其地震稳定性有较大影响。总体来看，地震工况下古滑坡体整体稳定性一般均较好，但坡脚前缘浅表层尤其是局部地形陡峭及陡缓交界处的稳定性较差。 动力数值模拟显示，地震力主要影响边坡内部剪应力及剪应变的分布及大小。此外，坡体不同部位加速度及PGA放大系数显示出高程放大效应及临空面放大效应，且局部地形越凸出、坡度越陡，所测的值越大，相应的变形越强烈。 古滑坡体的振动台试验结果显示，坡体表面动力响应明显强于基覆界面处，地震波在地形陡缓转折端的地震放大作用更加显著。当基覆界面倾角和坡面坡度不同时，堆积体边坡的变形破坏模式可总结为三类：①坡面局部滑塌型（基覆界面倾角＜15°）②坡面局部滑塌兼整体蠕滑型（基覆界面倾角为15°～25°）③整体下滑型（基覆界面倾角大于25°）。 对震区泥石流物源启动类型的分析表明，常规松散堆积体受地震影响较小，均以表层坍滑补给，规模有限。而分水岭部位（即单薄山脊部位）的岩质边坡因为震裂松动，反而构成了强震区地震5年以后的最主要补给物源。 总体而言，古滑坡堆积体整体平缓的地形、密实的整体结构、平缓的软滑带及地震波的衰减是使堆积体边坡不同于岩质边坡从而在地震作用下保持整体稳定的主要因素。 研究成果对丰富和完善古滑坡在地震作用下的动力响应及灾害防治具有重要意义。 2100433B

工程实践已表明，山岭隧道洞口段在强震作用下易发生变形及失稳破坏。本项目拟针对隧道洞口段在强震作用下的动力响应、破坏规律和分析方法进行研究。通过理论分析、数值模拟和振动台模型试验：①提出结合突变理论的位移失稳判据，与塑性区贯通失稳判据相对比，建立适用于隧道洞口段的动力强度折减法失稳判据；②在该判据的基础上，对计算条件和强度折减的实施步骤进行研究，建立隧道洞口段在强震作用下的三维动力强度折减法计算方法；③结合汶川地震现场回访、数值计算结果和振动台模型试验，给出隧道洞口段围岩变形失稳的演化规律、边坡失稳的空间特征、洞口段衬砌及洞门结构的受力和变形特征等，对隧道洞口段失稳破坏全过程的力学机理进行深入的分析。最终建立适合隧道洞口段在强震作用下失稳的分析方法。该方法对类似工程的理论研究和设计、设防等工程实践具有重要的参考价值。

为增强隧道洞口段的山体稳定性，需贯彻早进晚出的原则，但为了给暗挖进洞创造条件，往往需要接长一段明洞，而强震作用下的明洞段是抗震的薄弱环节，其灾害控制对策是目前地下工程抗减震领域亟需解决的关键问题之一。本项目拟基于前期的现场调查,在对明洞段震害形式进行科学分类的基础上，研究其破坏机理、影响因素和动力响应规律，参考地面建筑的基底隔震法和地下结构的减震层法，提出两种或多种针对明洞段的减震结构；依据振动力学、波动力学和地震工程学等理论，结合明洞段的动力响应特性，建立考虑上覆土层、隧道衬砌与减震结构相互作用的数理力学模型，从理论上验证减震结构的可行性，并剖析其减震机理；利用有限元程序进行二次开发，实现数理力学模型的程序化，在室内试验正确性验证的基础上，综合数值分析和模型试验等手段，比选特定条件下的减震结构，并优化影响其减震效果的主要因素，为将本项目研究内容应用于工程实践提供理论基础和设计依据。