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双面高陡边坡的地震滑坡响应分析

西南交通大学学报 2013年第3期48卷 415-422页

作者：杨长卫张建经西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为了研究双面高陡边坡破坏机理,以国道G213左侧双面高陡边坡为原型,采用新型离散元计算方法CDEM和振动台试验,模拟了高烈度地震作用下,双面高陡边坡上的坡积体滑坡由变形累计到破坏滑动的全过程.研究结果表明:在地震力和重力作用下,滑... 详细信息

为了研究双面高陡边坡破坏机理,以国道G213左侧双面高陡边坡为原型,采用新型离散元计算方法CDEM和振动台试验,模拟了高烈度地震作用下,双面高陡边坡上的坡积体滑坡由变形累计到破坏滑动的全过程.研究结果表明:在地震力和重力作用下,滑体顶部先出现应力集中,造成滑体沿滑体结构面后缘产生变形,进而造成该处出现拉伸、剪切破坏点;随着地震动的持续,滑体结构面上的剪切破坏点逐渐向滑体中前部的锁固段扩展,同时伴随着滑体表面拉伸破坏点的增加,最终造成锁固段发生渐进性破坏,滑体从剪出口滑出形成滑坡;在材料参数等外部条件相同的情况下,坡腰处滑体先于坡脚处滑体发生滑塌,滑塌发生的时间与地震动峰值加速度到达的时间同步或稍微有所滞后;以输入地震波为基准,不论是陡坡地形、缓坡地形还是坡体内,不同位置的峰值加速度沿坡高均有所放大,表现为竖向峰值加速度的放大效应大于水平峰值加速度的放大效应,陡坡地形峰值加速度的放大效应大于缓坡地形峰值加速度的放大效应,也大于坡体内峰值加速度的放大效应.

关键词： CDEM 双面高陡边坡地震滑坡响应峰值加速度

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桩板式抗滑挡墙地震响应的振动台试验研究

岩土力学 2013年第3期34卷 743-750页

作者：曲宏略张建经西南交通大学土木工程学院成都610031

汶川地震路基震害调查表明,在顺层或堆积体边坡中的桩板式抗滑挡墙具有良好的抗震性能。为了更好地了解该结构的抗震性能和优化抗震设计方法,以大型振动台模型试验为手段对其进行研究。为明确地震作用下桩板式抗滑挡墙的地震响应特性,... 详细信息

汶川地震路基震害调查表明,在顺层或堆积体边坡中的桩板式抗滑挡墙具有良好的抗震性能。为了更好地了解该结构的抗震性能和优化抗震设计方法,以大型振动台模型试验为手段对其进行研究。为明确地震作用下桩板式抗滑挡墙的地震响应特性,试验采用缩尺的卧龙台站实测地震波对模型激励。试验结果揭示了土压力沿桩身分布规律、桩体位移和边坡岩土体加速度的地震响应特征。研究表明,地震土压力沿桩身呈非线性分布,竖向地震荷载对水平加速度有放大效果。所以,双向加载时的地震土压力比水平单向加载时大,但二者差距在地震基本烈度Ⅶ、Ⅷ度区域不显著。滑坡推力、滑床对桩的土体抗力和桩身位移均与输入地震动峰值加速度成正比,即随着地震动峰值加速度的增加,加速度放大比增大;滑动面材料剪切强度折减,滑坡推力、土体抗力和抗身位移均增大,且增大速率加快。此外,结合试验成果,建议了桩板式抗滑挡墙设计时地震综合影响系数Cz的合理取值,对应地震基本烈度Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度区分别为0.2、0.35、0.4。试验结果有助于揭示该结构抗震机制,也为其抗震设计提供了可靠依据。

关键词：桩板式抗滑挡土墙振动台试验动力响应抗震设计

汶川地震中国道G213左侧某典型高山河谷场地地震滑坡响应分析

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岩石力学与工程学报 2013年第7期32卷 1467-1475页

作者：杨长卫张建经西南交通大学土木工程学院四川成都610031

以国道G213左侧一处包含河谷地形的高陡边坡为原型,采用新型离散元计算方法——基于连续模型的离散元方法(CDEM),对高烈度地震作用下高陡边坡上的堆积体滑坡由变形累计到破坏滑动的全过程进行模拟,并结合振动台试验结果,对该高陡边坡上... 详细信息

以国道G213左侧一处包含河谷地形的高陡边坡为原型,采用新型离散元计算方法——基于连续模型的离散元方法(CDEM),对高烈度地震作用下高陡边坡上的堆积体滑坡由变形累计到破坏滑动的全过程进行模拟,并结合振动台试验结果,对该高陡边坡上堆积体的地震滑坡响应进行研究。研究结果表明,在地震力和重力作用下,堆积体顶部先出现应力集中,造成堆积体沿基岩–堆积体结构面后缘产生变形,进而造成该处出现拉伸、剪切破坏点,之后随着地震动的持续,基岩–堆积体结构面上的剪切破坏点逐渐向堆积体中前部的锁固段扩展,同时伴随着堆积体表面拉伸破坏点的增加,最终造成锁固段发生渐进性破坏,堆积体从剪出口滑出形成滑坡。滑塌发生的时间与地震动峰值加速度到达的时间同步或稍微有所滞后。在高陡边坡地形中,以输入地震波为基准,不论是坡面还是坡体内,不同位置的峰值加速度沿坡高均有所放大,表现为竖向峰值加速度的放大效应>水平峰值加速度的放大效应,坡面峰值加速度的放大效应>坡体内峰值加速度的放大效应。在河谷地形中,以输入波为基准,不论是河床还是河岸两侧的斜坡,不同位置的峰值加速度沿高程均具有不同程度的放大;河谷对加速度放大效应的影响具有一定范围,且在该范围内水平加速度的放大效应>竖向加速度的放大效应,与坡面处加速度的放大效应刚好相反;加速度的放大效应具有一定的方向性,且该方向性与河岸两侧斜坡的坡度有关;加速度放大效应在河谷底部的分布具有不均匀性,距离河岸越近,加速度放大效应越强烈。

关键词：边坡工程基于连续模型的离散元方法高山河谷地震滑坡响应峰值加速度

地基条件对挡土墙地震土压力影响的振动台试验研究

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岩土工程学报 2012年第7期34卷 1227-1233页

作者：曲宏略张建经西南交通大学土木工程学院岩土工程系四川成都610031

地震土压力研究是挡土墙抗震设计的核心内容。汶川地震震害调查发现建于土质地基上的挡土墙较建于岩质上的更易发生震害,因此,研究地基条件对挡土墙地震土压力的影响是十分必要的,然而目前许多国家的铁路或公路抗震设计规范中未包含地... 详细信息

地震土压力研究是挡土墙抗震设计的核心内容。汶川地震震害调查发现建于土质地基上的挡土墙较建于岩质上的更易发生震害,因此,研究地基条件对挡土墙地震土压力的影响是十分必要的,然而目前许多国家的铁路或公路抗震设计规范中未包含地基条件对挡土墙地震土压力的影响。鉴于此,为了深入了解地基条件对挡土墙地震土压力的影响,利用大型振动台试验这一最能直接反映地震响应特征的动力研究手段,就地基条件对挡土墙地震土压力的分布形式、合力大小、合力作用点位置的影响开展研究,并把实测结果与几个国家的抗震设计规范进行了对比,提出了挡土墙的抗震设计建议。

关键词：土压力地基条件地震抗震设计

组合支挡结构加固边坡地震位移松弛区确定方法研究

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岩土力学 2017年第3期38卷 775-783页

作者：范刚张建经西南交通大学土木工程学院四川成都610031 香港科技大学土木与环境工程系香港999077

利用大型振动台试验对组合支挡结构加固边坡的地震位移松弛区进行研究,提出了位移松弛区边界线的确定方法。选取位移限定值,依次连接不同高程位置处位移曲线上位移限定值对应点,构成位移松弛区的边界线。研究结果发现,随着输入地震波强... 详细信息

利用大型振动台试验对组合支挡结构加固边坡的地震位移松弛区进行研究,提出了位移松弛区边界线的确定方法。选取位移限定值,依次连接不同高程位置处位移曲线上位移限定值对应点,构成位移松弛区的边界线。研究结果发现,随着输入地震波强度的增大,边坡的位移松弛区范围逐渐增大;组合支挡结构作用下,边坡位移响应由表及里逐渐减弱;边坡位移时程峰值出现时间稍晚于输入地震波时程的峰值出现时间;边坡相对高度0.368至坡顶具有位移协调性,表现为位移时程峰值出现时间接近,且均早于坡脚部位。其研究成果对认识边坡的地震位移松弛区及优化组合支挡结构设计具有指导意义。

关键词：振动台组合支挡结构边坡位移松弛区

SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法研究

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岩石力学与工程学报 2013年第3期32卷 483-491页

作者：杨长卫张建经周德培西南交通大学土木工程学院四川成都610031

基于弹性波动理论和概化地质分析模型,利用希伯来–黄(Hilbert-Huang)变换,提出SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法,并且通过振动台试验和数值分析结果对其合理性进行验证。该方法不仅能够考虑SV波的幅值、频率、持时三要素对... 详细信息

基于弹性波动理论和概化地质分析模型,利用希伯来–黄(Hilbert-Huang)变换,提出SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法,并且通过振动台试验和数值分析结果对其合理性进行验证。该方法不仅能够考虑SV波的幅值、频率、持时三要素对边坡地震稳定性的影响,而且能够预测岩质边坡的安全性、滑坡发生的时间和规模,同时也能够为高烈度区支挡结构开展抗震时频设计提供一定的参考。

关键词：边坡工程弹性波动理论希伯来–黄变换时频分析方法地震稳定性

一种新型冻土可视化试验系统及其在冻融试验中的应用

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岩石力学与工程学报 2020年第8期39卷 1671-1681页

作者：周永毅张建经西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为了提高冻土试验系统的控温精度、实现分凝冰发育过程的实时监测,基于固态制冷技术和线阵CCD(Charge Coupled Device)扫描成像技术,研发一种新型冻土可视化试验系统。该系统的核心部件包括固态控温模块和CCD可视化模块。在固态控温模块... 详细信息

为了提高冻土试验系统的控温精度、实现分凝冰发育过程的实时监测,基于固态制冷技术和线阵CCD(Charge Coupled Device)扫描成像技术,研发一种新型冻土可视化试验系统。该系统的核心部件包括固态控温模块和CCD可视化模块。在固态控温模块中,引入人工神经网络对控温算法的控制参数进行优化选取,使得试验系统对控温对象的温度状态具备自适应调节能力。而在CCD可视化模块中,使用CCD感光元件构建了操作简便、成像精度高的线阵扫描结构,其最高分辨率可达4 800 dpi×4 800 dpi。性能测试结果显示系统的恒温控制精度为±0.002℃。在变温幅度为0.05℃的控温过程中,其温度过冲只有0.009℃;当变温幅度增加至0.5℃时,其温度过冲仅为0.089℃。而在线性降温过程中(降温速率-1.2℃/h),其控温误差未超过±0.01℃。在此基础上,开展正弦温度波动下的应用试验。从试验结果上看,该系统运行稳定、控温精度高,可视化模块可观测到0.5mm宽度的分凝冰发育过程。并且所得数据表明土体过冷过程和冻融历史对温度场、分凝冰发育状态存在显著影响。因此,当前冻胀试验中为了消除过冷影响而采取的预冻结处理方式会改变土样的初始状态,从而影响土体冻胀特性的评估结果;而且所采取的单次冻结的试验方式无法反应冻融历史对冻胀特性的影响,尤其是对于室内重塑土样。相关研究有待深入,而该试验系统为开展此类研究提供了条件。

关键词：土力学固态制冷冻融循环线阵CCD 变温控制冻土

斜坡基底软土桩–网复合地基变形特性离心试验研究

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岩石力学与工程学报 2018年第1期37卷 209-219页

作者：刘飞成张建经西南交通大学岩土工程系四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖... 详细信息

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖向和横向位移主要产生于路堤施工阶段,而沉降差基本产生于运营期内;(2)加筋垫层对其下方的地基表层横向位移有明显约束。地基右侧土体的竖向和横向位移关于路堤中心不对称,表现为右侧大于左侧,地基表面呈现出明显偏向斜坡外侧的非对称"沉降盆";(3)斜坡桩和悬浮桩的桩顶竖向和横向位移明显大于平台桩,平台桩潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩为倾斜破坏,悬浮桩为倾斜+横移破坏;(4)桩发生明显上刺和下刺现象,且淤泥质黏土表现出流体特性发生绕桩横向流动。

关键词：桩基工程斜坡基底软土离心模型试验桩–网复合地基变形特性

含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡动力响应差异性研究

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岩土工程学报 2015年第4期37卷 692-699页

作者：范刚张建经付晓西南交通大学土木学院岩土工程系四川成都610031

设计并制作了两个同尺寸的含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡,并进行了大型振动台试验,对含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡的动力响应差异性进行了分析,研究结果表明:顺层边坡坡体内部加速度放大系数整体上小于反倾边坡;在坡体中上部(相对高度... 详细信息

设计并制作了两个同尺寸的含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡,并进行了大型振动台试验,对含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡的动力响应差异性进行了分析,研究结果表明:顺层边坡坡体内部加速度放大系数整体上小于反倾边坡;在坡体中上部(相对高度大于0.4),顺层边坡坡面加速度放大系数大于反倾边坡,在坡体下部(相对高度小于等于0.4),顺层边坡坡面加速度放大系数与反倾边坡近似相等;顺层边坡和反倾边坡坡面位移随输入地震动强度增大而大幅度增加,顺层边坡坡面位移大于反倾边坡,且随着输入地震波幅值的增加,顺层边坡和反倾边坡坡顶位移之间的差值增大;反倾边坡较顺层边坡具有更高的地震稳定性;顺层边坡破坏形式主要表现为坡体后缘的垂直张拉裂隙、岩层沿泥化夹层的顺层滑动以及坡顶岩块崩落,而反倾边坡的破坏形式主要表现为坡面水平向和垂直向裂隙交错、泥化夹层挤出以及坡顶被震碎。

关键词：泥化夹层顺层反倾大型振动台动力响应