含水平软弱夹层斜坡变形破坏特征的振动台试验-论文.pdf

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1、32卷第5期587～594页山地学报Vo1．32，No．5pp587～59420l4年9月MoUNTAINRESEARCHSept．，2014文章编号：1008—2786一(2014)5—587—08含水平软弱夹层斜坡变形破坏特征的振动台试验周飞，许强，刘汉香，王龙(1．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都6100592．四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川成都610017)摘要：已有研究结果表明，强度相对较低的软弱夹层会对地震波产生吸收或强化作用，在一定程度上控制了斜坡的地震动力响应及变

2、形破坏特征。试验以振动台为研究手段，设计并完成含不同厚度水平软弱夹层的两个单面斜坡概念模型。通过记录斜坡模型的变形破坏过程，分析其动力响应特征。试验结果表明，斜坡模型的变形破坏与地震动力参数密切相关：1．模型在正弦波激振下较天然波变形明显；2．合成向ZX、水平单向x和竖直单向z的激振下，变形程度依次减弱；3．随着激振强度增加，变形破坏愈明显。两模型的变形破坏均出现在坡体中上部，且最大破坏深度距坡顶约50cm。含薄夹层斜坡的破坏范围分布于整个中上部，坡顶近1／2发生变形和滑移破坏，呈现出“拉裂一剪切一滑移一碎屑流化”破坏

3、模式，而含厚夹层斜坡的破坏范围仅集中于软弱夹层以上坡肩以下，两侧未达坡体边缘的局部范围，形成浅表的“凹岩腔”，呈现出“震裂一剥落”破坏模式。在相同的加载条件下，含薄夹层斜坡变形破坏先于含厚夹层斜坡。试验模拟再现了含水平软弱夹层斜坡在强震作用下的变形破坏规律，为地震诱发次生地质灾害的研究和防治提供了有力的依据。关键词：斜坡；水平软弱夹层；振动台试验；变形破坏特征；破坏机制中图分类号：P642，TU458文献标志码：A“5·12”汶川地震是中国大陆近百年来发生在强度相对较低的软弱夹层对斜坡岩体的力学性质和人口较为密集山区、

4、破坏性最大的一次灾难性地稳定性都有十分重要的意义_8。尤其在地震作用震。由于震级高、持续时间长、地形地质环境复下，软弱夹层对地震波产出吸收或强化作用，往往在杂，地震诱发了数以万计的崩塌、滑坡灾害l2J。通一定程度上控制了斜坡的地震动力响应和变形破坏过对震区大量灾害点的现场调查和分析研究表明，特征。其分布与发震断裂的距离、坡度、高程和岩性特征有目前国内学者对地震作用下，软弱夹层对斜坡关j，同时还表现出与常规重力作用下不同的动稳定性的影响进行了大量的研究，并取得一定的成力变形破坏特征。为了揭示汶川地震诱发地质灾害果，主要有

5、利用相似试验模型和数值模拟，研究夹层的成因机理，黄润秋等提出了包括五大类、14种对斜坡失稳破坏以及对地震波透射和反射的影类型的成因机制分类体系，许强等将其动力特征响。由于斜坡岩体结构和动力问题的复杂性，近概括为震裂溃屈、临空抛射和碎屑流化型。强震作年来有学者[1卜利用大型振动台试验，模拟研究了用下，斜坡失稳破坏的形式和机制复杂，其中不同的斜坡的动力响应特征和变形破坏模式。据笔者了岩性与地质灾害的发育虽然没有显著的对应关系，解，目前还没有关于含不同厚度水平软弱夹层的大但却决定了地质灾害的类型。通常情况下，滑坡多型振动台试

6、验研究，因此试验以含不同厚度的水平发生在软岩，硬岩中多发生崩塌J，而斜坡岩体中软弱夹层斜坡为研究对象，采用中国核动力研究设收稿日期(Receiveddate)：2013—12—30；修回日期(Accepted)：2014—02—26。基金项目(Foundationitem)：国家重点基础研究计划(973计划)(2013CB733200)、国家杰出青年科学基金(41225011)、长江学者特聘教授岗位资助。[NationalBasicResearchProgram(“973”Project)(2013CB733200)，

7、theNationalScienceFoundforDistinguishedYoungScholarsofChina(41225011)，theChangJiangSchola~ProgramofChina．]作者简介(Biography)：周飞(1988一)，男，四川达州人，硕士研究生，主要研究方向为岩土体工程特性。[ZhouFei，male，borninDazhouofSi-chuan，graduatedstudent，m~ofinginEngineeringPropeayofrockandsoilbody．]E

8、—mail：363845842@qq．corn第5期周飞，等：含水平软弱夹层斜坡变形破坏特征的振动台试验5891．4传感器的类型及埋设段均有施加白噪声扫描，以测定模型结构的动力特试验采用的传感器包括三分量加速度计，水平性。试验共设计55个工况，对模型从小到大逐级施位移计和土压力计，共计加速度计l3个(AL和加不同振幅的加速度荷载，