Shaking table test study of anti‑dip rock slope with complex structural plane under earthquake
01摘要
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通过振动台模型试验，研究了具有复杂结构面的反倾岩质边坡的破坏机理，考虑了输入地震波频率、类型及结构面对边坡动力响应的影响。试验结果表明：输入地震波频率越接近边坡自振频率，加速度放大系数越大；输入基岩地震波对岩质边坡的放大效应大于土层地震波；软硬岩界面及构造裂隙的存在抑制了边坡对地震波的放大效应，且构造裂隙的抑制作用大于软硬岩界面；边坡位移随输入波幅值的增大而增大，但随频率的增加变化不明显；大幅值输入地震波下边坡位移的时间累积效应更明显。该边坡变形失稳模式可称为“弯曲剪切滑移失稳”。本文研究结果对进一步认识具有复杂结构面的反倾岩质边坡的动态破坏模式具有重要意义。
02图表
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03结论
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以雪龙囊滑坡为基础，建立了具有反倾层理面、坡面裂隙平行的复杂岩质边坡，开展输入不同振幅和频率的正弦地震波、不同概率和振幅水平的合成地震波、天然地震波等多种类型地震波的振动台模型试验，分析地震波频率、振幅、地震波类型对复杂岩质边坡动力响应与破坏过程的影响。从频域角度探讨了地震波在复杂边坡内的传播过程，通过加速度和位移响应分析了结构面对边坡动力响应和破坏机制的影响。主要研究结果概括如下：
（1）边坡具有明显的高程放大效应，边坡放大效应沿坡面高程呈现非线性增长趋势，明沟边坡垂直高程呈现线性增加趋势。当输入波频率与边坡自振频率接近时，边坡的动力响应最大，边坡放大效应并不随振幅2的增大而线性增大，在0.3 g地震波作用下达到最大值。
（2）在不同类型的地震波作用下，岩质边坡对输入基岩波的释放效应明显高于其他类型输入波，说明在分析岩质边坡动态稳定性时，如果不输入基岩地震波，可能会高估边坡的失稳动力学状况。
（3）输入波在同一高程的不同深度传播时，谱分量变化不大，谱值有放大也有减小，当输入波穿过不同岩性时，其特性无明显变化，软岩中结构面的存在抑制了边坡对地震波的放大效应。越靠近自由面，边坡的放大效应越明显。
（4）振幅对边坡位移的影响大于频率对边坡位移的影响，振幅较小时，时间对边坡的累积损伤效应不明显，振幅越大，持续时间越长，边坡位移越大，经计算，典型块体的实际位移约为1.23 m。
（5）该边坡变形失稳模式可称为弯曲-剪切滑移失稳，坡肩处发生层间位移，岩层逐渐变形，坡后缘出现纵向拉裂缝，块体在硬岩与软岩分界面处滑落，下部滑动产生的自由面导致上部块体发生弯曲变形，上部拉裂缝进一步延伸至坡体内部并与下部剪切面相贯通，最终在坡底部发生剪切滑移破坏，顶部发生弯曲破坏，整个滑动面形成扶手椅式破坏面。
虽然本文建立的广义岩质边坡模型与实际边坡存在一定的差距，但相关结论对于进一步认识地震对反倾层理面及裂隙类复杂岩质边坡稳定性的影响以及制定此类边坡的防治措施具有重要的参考价值。
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