地震作用下含软弱层岩体边坡锚固界面剪切作用研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:Keldorn
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我国边坡数量巨大,加之地震频发,地震作用下边坡稳定性问题十分突出,锚固因其具有突出优势在边坡支护中获得广泛应用。但迄今为止,地震作用下边坡锚固机理的研究刚刚起步,这严重阻碍了锚固边坡稳定性研究和锚固技术的推广应用,并给工程留下安全隐患。本文以全长黏结锚杆锚固含软弱层顺倾岩体边坡为研究对象,通过创新振动台模型试验和数值模拟研究方法,对地震作用下边坡两锚固界面上的剪切作用开展了深入系统研究,以揭示地震作用下边坡锚固机理,取得了系列研究成果,具有重要的理论意义和工程应用价值。所做的创新研究和取得成果主要如下:(1)研制出了符合相似关系,且具有较好流动性、黏结性和合适固结时间的岩体相似材料,采用浇筑方法构建了大型锚固岩体边坡模型及其地震响应测试系统,并完成了振动台模型试验。(2)通过振动台模型试验测得了边坡模型的加速度和位移,研究了地震作用下边坡的响应规律和失稳破坏机制。并通过振动台模型试验测得了边坡两锚固界面上的应变,研究了地震作用下锚固应变沿杆长的分布及其演化。且对边坡模型施加不同波型和不同激振方向的地震波,通过振动台模型试验研究了锚固界面的剪切作用,揭示了锚固界面剪切作用规律及其与边坡坡面地震响应的关系。(3)基于FLAC3D开发了“接触面单元—实体单元”和“改进锚索单元—实体单元”两种数值建模方法,验证了两种方法的可行性和一致性,指出了二者各自的特点和适用范围,并与振动台模型试验实现了相互印证。(4)振动台模型试验与数值模拟相结合,深入系统地研究了地震作用下两锚固界面上的剪应力分布及其演化,揭示了地震作用下边坡两锚固界面从变形到脱黏破坏的演化过程,发现地震作用下杆体—砂浆界面上的剪应力演化过程可分为正负循环、快速增长、振荡、脱黏破坏四个阶段;砂浆—岩体界面上的剪应力演化过程可分为正负循环、快速增长、脱黏破坏三个阶段。(5)通过数值模拟方法,系统地研究了地震动参数、锚固参数和边坡软弱夹层参数对锚固界面剪切作用和边坡地震响应的影响,得到了不同影响因素下,两锚固界面上的剪应力峰值、脱黏长度及边坡位移的变化规律。
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