模块式加筋土挡墙动力反应试验研究及数值分析

作     者：李思汉 

作者单位：防灾科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡晓光;袁晓铭

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：加筋土挡墙 振动台试验 动力特性 数值模拟 潜在破裂面 

摘      要：以汶川地震中破坏的双级台阶式加筋土挡墙和现有模块式直立加筋土挡墙这两类实体工程为研究对象,设计和完成了2个大型振动台试验;利用FLAC3D软件建立了加筋土挡墙数值模型,模拟振动台试验工况;根据试验结果、国家标准和其他专家学者研究成果对现阶段双级加筋土挡墙的潜在破裂面进行了归纳、总结。主要工作如下:(1)根据相似定律,应用量纲分析法推导了17个独立物理量的相似关系,确定了模型试验相似关系;完成了相似比1:10的双级加筋土挡墙模型和相似比1:4、相似比1:2的单级加筋土挡墙振动台试验模型;确定了模型填料、土工格栅、模型砖、传感器类别和布设位置,介绍了材料的基本情况;确定了输入地震波类型及试验加载方案。(2)双级加筋土挡墙振动台试验研究了水平地震作用下模型的动力特性:观察了挡墙在各工况下的宏观现象及挡墙的破坏形式;测试了模型不同高度和不同位置处的加速度响应;测试了挡墙不同位置处位移响应和残余位移响应;研究了上下级挡墙和台阶处动土压力分布规律;研究了土工格栅的应变分布规律。(3)单级加筋土挡墙振动台试验研究了水平地震作用下模型的动力特性:观察了挡墙在各工况下的宏观现象及挡墙的破坏形式;测试了模型在不同相似比、不同高度和不同位置处的加速度响应同时分析了模型的频谱特性;测试了挡墙不同相似比、不同位置处位移响应和残余位移响应;测试了挡墙在不同相似比下顶部不同位置的沉降分布响应和残余沉降分布响应;研究了不同相似比下挡墙动土压力分布规律;研究了不同相似比作用下土工格栅的应变分布规律。(4)运用FLAC3D建立了双级加筋土挡墙和单级加筋土挡墙数值模型,并对其施加与振动台试验一致的试验工况。研究了加速度、动位移、竖向沉降、动土压力和筋材应力在水平地震作用下的响应。(5)介绍了现阶段四类潜在破裂面计算方法;应用数学方法,对卧龙波和EL-Centro波作用下的所有工况,进行了指数拟合;综合各类潜在破裂面计算方法,提出了考虑平台宽度的双级折线型潜在破裂面,可作为双级加筋土挡墙加筋长度设计计算的参考、依据。