我國是一個地震災害頻發(fā)的國家,因地震誘發(fā)的次生地質災害,如滑坡、泥石流、崩塌、落石等,而造成的人員傷亡和經濟損失甚至超過因地震直接導致的損失。2008年5月12日,汶川大地震就誘發(fā)了不計其數(shù)的次生地質災害,對震中區(qū)及其周邊地區(qū)造成了災難性的破壞。在對汶川大地震誘發(fā)的次生地質災害的調查中,發(fā)現(xiàn)了大量的陡傾順層斜坡動力失穩(wěn)的現(xiàn)象。因此,很多研究者對陡傾順層斜坡在地震條件下的失穩(wěn)機理及動力響應進行了研究并取得了豐碩的成果,但是針對汶川地震中出現(xiàn)的諸多陡傾軟硬相間順層斜坡破壞,未進行特定的動力響應規(guī)律及動力失穩(wěn)機理研究。故本文以“5.12”汶川地震為研究背景,在對汶川地震區(qū)陡傾軟硬相間順層斜坡動力失穩(wěn)現(xiàn)場調研的基礎上,選取最具代表性的斜坡抽象概化建立物理試驗模型,然后結合離心振動試驗和三維離散元數(shù)值模擬方法,分析探討該類型斜坡的動力響應特征及失穩(wěn)機理,其主要工作與成果如下:(1)以現(xiàn)場調研汶川地震誘發(fā)的諸多陡傾軟硬相間順層斜坡動力失穩(wěn)案例為基礎,選取干磨坊滑坡和水磨溝滑坡為代表,并根據現(xiàn)有的試驗條件、滑坡工程地質概況、離心振動臺模型試驗相似理論等,綜合考慮確定了模型試驗的相似常數(shù)和基本控制量,然后抽象概化建立了兩種陡傾軟硬相間順層斜坡模型,分別為軟硬互層60°坡體結構(M1)和軟硬互層80°坡體結構(M2)。(2)開展了模型斜坡硬巖和軟巖的配比試驗工作,通過材料比選和正交試驗確定了模型試驗的最佳相似材料和相應的配合比。硬巖的配比為石英砂∶重晶石粉∶水泥∶石膏=2∶5∶1∶1,軟巖的配比為石英砂∶重晶石粉∶石膏=1∶1∶1。按照實際情況和試驗目的設計確定了地震波的加載方案,選取了合理的監(jiān)測器件并對試驗監(jiān)測點布置進行優(yōu)化設計。(3)陡傾軟硬互層60°模型斜坡在地震作用下,主要變形部位為整個坡表一定范圍的巖土體,具體表現(xiàn)為滑動體在水平地震作用下沿優(yōu)勢層面下滑,斜坡后緣出露光滑后壁,坡腳附近巖土體彎曲隆起折斷,整個模型斜坡發(fā)生滑移—彎曲式潰滑;而陡傾軟硬互層80°模型斜坡在動力荷載作用下,破壞部位主要靠近坡腳和坡頂部位。表現(xiàn)為斜坡模型在水平地震荷載作用下出現(xiàn)分級滑動,坡頂出現(xiàn)明顯的下座陡坎和縱向的張拉裂縫,巖層傾角大于坡腳,下滑受阻,坡腳附近巖土隆起。特殊的坡體結構使得坡內深層潛在滑面未完全貫通,坡肩震裂松動巖層在巨大水平慣性力下,向臨空面作懸臂梁彎曲傾倒。整個坡體發(fā)生滑移—下部彎曲—上部傾倒式失穩(wěn)破壞。(4)對于陡傾軟硬互層60°模型斜坡,在模型斜坡表面隨著高程的增加,PGA放大系數(shù)總體表現(xiàn)出非線性增加,在坡頂動力響應最為強烈。而對于陡傾軟硬互層80°模型斜坡,在模型斜坡表面隨著高程的增加,PGA放大系數(shù)總體表現(xiàn)出先增大后減小再增大的節(jié)律性變化,在坡高1/3處和坡肩部位動力響應最為強烈。而兩種模型斜坡在同一水平高度下,由于斜坡巖土體越靠近臨空面受到約束越小,故距離坡表越近加速度放大系數(shù)越大,表現(xiàn)出一定的“趨表效應”。(5)基于Hilbert-Huang變換及邊際譜理論得出,在地震作用下陡傾軟硬相間順層斜坡,損傷影響區(qū)域位于坡頂?shù)狡履_一定深度范圍內的巖土體,但軟硬互層60°模型斜坡橫向影響深度比軟硬互層80°模型斜坡更深。(6)數(shù)值模擬結果同離心振動臺試驗結果所反映出來的兩種斜坡破壞特征基本吻合,同時兩種坡體結構數(shù)值模擬坡表關鍵點的PGA放大系數(shù)也同離心振動臺試驗的變化規(guī)律基本一致。由此可見,通過離心振動臺試驗,能夠科學可靠揭示了陡傾軟硬相間順層斜坡在地震荷載作用下的加速度動力響應規(guī)律及失穩(wěn)機理。
【學位單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【部分圖文】：

1.3.2 技術路線據本論文的主要研究內容，擬采用的研究思路如下：論文遵循“野外調研分析→巖土體物理力學相似→元器件選擇及布置→大型離心機振動臺試驗關鍵技術處理→陡傾軟硬相間順層斜坡地震響應特征→模型損傷能量識別→數(shù)值模擬驗證→陡傾軟硬相間順層斜坡地震失穩(wěn)模式”的研究思路。具體研究技術路線如圖 1-1 所示。

第 2 章 典型陡傾軟硬相間順層斜坡工程地質條件2.1 概述“5.12”汶川地震在龍門山地區(qū)誘發(fā)的數(shù)以萬計的地質災害，若論及破壞程度及危害以滑坡災害為主。地震造成的滑坡災害是強大的地震動力作用于斜坡上最直接的反映。通過對大型滑坡的破壞特征、破壞模式以及動力響應等研究，可以得到斜坡動力破壞過程的直觀認識，是研究強震作用下斜坡失穩(wěn)機理的前提條件。通過對地震災區(qū)內的諸多陡傾軟硬相間順層斜坡動力失穩(wěn)調查發(fā)現(xiàn)，該類型的斜坡由于受地震動力荷載作用的影響，具備一些不同其在重力環(huán)境下失穩(wěn)的破壞和運動特征。故本章在大量現(xiàn)場調研的基礎上，選取兩個具有代表性的陡傾軟硬相間順層斜坡為例，研究它們在地震動力作用下坡體結構特征、動力破壞特征及其失穩(wěn)模式之間的關系，為后面建立概化模型進行物理模擬試驗研究類型斜坡的動力失穩(wěn)模式打下基礎，圖 2-1 為典型災害工點的地理位置圖。

圖 2-2 滑坡全貌（左圖為地震后滑坡全貌，右圖為泥石流發(fā)生后滑坡形態(tài)）滑坡所處地貌為中等切割中山地貌，河谷狹窄深切呈 V 型，兩岸山體高陡，總體走向為北東-南西�；缕矫嫔铣属せ�，后緣較陡，坡度在 45°～55°。區(qū)域內溝谷眾多，地形起伏明顯，高差變化較大，陡峭的地形為滑坡的形成提供了有利條件。滑坡平面圖如圖 2-3 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2884320