论文部分内容阅读
512汶川地震诱发大量山体开裂甚至发生动力失稳,但同时强震区场地也是一次规模巨大的原型试验场。通过对强震触发崩滑等地质灾害的研究资料分析,发现强震下条形孤立单薄山梁、多面临空山体及斜坡变坡点等部位的变形破裂异常强烈且呈现出一定的规律性,这在一定程度上也说明斜坡的地震动响应规律。由此可见,在高烈度山区及峡谷斜坡地域的动力稳定性及动响应规律等问题尤其突出。本文以青川县桅杆梁斜坡为例,将512强震下研究区斜坡作为1:1的天然原型试验场,以区域地质构造动力背景和研究区的地质环境条件等资料为基础,通过深入调查研究,对研究区斜坡结构分区及强震下变形破坏特征进行详细的分析和论述。根据汶川地震基本特征及地震力作用特征,结合对一般斜坡动响应影响因素的分析和总结,对研究区斜坡地震动响应特征进行详细的分析。采用有限差分模型对斜坡在强震下的动响应进行时程分析,并从应力-应变的角度对斜坡的变形破裂特征进行印证;以此为基础,对研究区斜坡的动力响应规律进行综合分析。采用基于极限平衡理论及非线性理论的强度折减法对斜坡动力稳定性进行综合分析与评价。取得主要研究成果。(1)桅杆梁斜坡位于条形孤立单薄的山体北坡,为陡倾顺向层状斜坡,受地形地貌、坡体结构特征以及陡倾顺向斜坡在历史演化过程中弯曲-拉裂的程度等因素的控制,斜坡具有明显的分区特征。强震作用下斜坡的变形破裂存在一定的规律性,坡顶圈弧状拉裂-下错变形异常强烈。不同分区内斜坡在强震下变形破裂程度虽存在一定的差异,但总体上其动力响应特征呈现出一定的相似性。强震对斜坡中下部的堆积区变形破裂不明显,这也从一个侧面说明斜坡地震动响应特征与坡体结构、地形地貌及岩性组合等因素存在直接的关系。(2)在汶川主震中,因缺乏近震中斜坡地震动监测剖面而对斜坡地震动响应认识不足,因而结合一般斜坡地震动响应影响因素、桅杆梁斜坡在强震下变形破裂特征及强余震下桅杆梁斜坡地震动监测资料,对条形孤立单薄的山体进行动响应分析。强震下桅杆梁斜坡岩土体在地震荷载的循环拉伸和压缩,在坡顶出现大量拉裂-下错震裂缝。斜坡震裂缝发育及分布特征表现出一定的动响应规律性。斜坡的地形对震裂缝的发育和分布特征具有高程放大效应,坡体结构对动响应特征具有明显的控制作用,斜坡坡表的地震裂缝的多发育在坡顶及斜坡变坡点部位,而堆积区裂缝发育较少。强余震下斜坡PGA放大系数随高程表现出水平临空向和垂直向的放大效应;且PGA放大系数在水平临空向(NS向)较垂直向(UD向)要大的多。(3)采用FLAC3D有限差分软件,对研究区不同分区内的斜坡进行数值计算。从斜坡在强震下动力响应时程曲线可以看出,总体上斜坡发生的水平位移存在一定的规律,最大位移出现在坡顶附近区域,且表现出最大位移与地震波输入的不同步性。斜坡的加速度响应与输入的地震波具有同步性,且加速度时程曲线与地震波波形基本相同,但最大振幅的量值存在一定的差异;总体上,加速度呈现出坡顶最大、坡脚最小,同一高程坡表较坡内大的变化规律。强震作用下,地震波的这种的循环拉伸及循环压缩变形是导致斜坡岩土体破坏的主要原因。斜坡中后部及坡顶发生以拉裂破坏为主兼有剪切破坏,斜坡中前部则表现出剪切滑移破坏。斜坡坡度的变化对速度、加速度及位移等动响应参量的分布特征及变化规律具有一定的控制作用;相同高程,坡度越大,其动力响应越明显。斜坡高程对动响应具有明显的放大效应。不同坡形的斜坡在强震下的速度、加速度、位移等时程曲线虽在量值上存在一定的差异,但其曲线形态基本相同。斜坡的坡体结构是控制斜坡动力失稳或堆积体复活的重要因素。地震波的振幅值及频率与斜坡动力响应有着直接的关系。(4)采用基于斜坡岩土体拉-剪滑移的动力学失稳机理的强度折减法和基于强度平衡理论的拟静力法对基岩斜坡和堆积体进行了动力稳定性分析。通过对计算结果的对比分析,各种稳定性虽存在一定的局限,但与斜坡的宏观变形破裂现象基本相互吻合。