Dynamic responses of steep bedding slope-tunnel system under coupled rainfallseismicity: Shaking table test
01摘要
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降雨、地震以及复杂的地形和地质条件的耦合效应使边坡隧道系统的动力响应和灾害复杂化。为此，开展了大规模振动台试验，探究了降雨和地震耦合作用下陡层级边坡-隧道系统的动力响应。结果表明：隧道和弱夹层引起的坡面和高程放大效应表现出明显的非线性变化;当地震波向隧道传播时，薄弱的夹层和岩石相交区域呈现出复杂的波场分布特征。边坡的动力学响应受地震波的频率、振幅和方向的影响。加速度放大系数最初随着地震频率的增加而上升，然后下降，在 20 Hz 处达到峰值。此外，边坡的地震损伤过程分为弹性 （2-3 m/s2）、弹塑性 （4-5 m/s2）和塑性损伤阶段 （≥ 6.5m/s2).在弹性阶段，ΔM美国职业高尔夫球协会（加速度放大因子比值）随地震烈度的增加而增大，无明显的应变分布变化。塑性阶段，ΔM美国职业高尔夫球协会开始逐渐下降，应变主要分布在受损区域。边坡-隧道系统地震破坏模式主要为弱夹层拉伸破坏、隧道衬砌开裂破坏、坡顶和坡腰持续性裂缝形成、滑体发展和向外剪切、上部岩体挤压下坡脚屈曲破坏等。该研究可为预测强震区隧道-边坡系统破坏模式提供参考。
02图表
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03结论
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本文采用大规模振动台试验，研究了具有复杂地质结构的边坡隧系统在地震后降雨时的动力响应和破坏模式。分析了不同地震参数下边坡-隧道的地震响应，提出了边坡损伤变形区的识别方法。可以得出以下结论：
(1)
地震波在隧道、弱层和岩体交叉口内产生复杂的反射和折射波场，显著影响边坡的动力响应特性。弱层间和隧道的存在引起了高程放大效应，坡面表现出明显的非线性变化趋势。同时，观察到衬砌和夹层交点处的地震反应特征明显增加，强调了它在抗震工程设计中的关键重要性。
(2)
边坡隧道系统模型在各种地震波类型、频率和方向下表现出不同的加速度变化特征。斜率在正弦波下显示最大的地震响应和最高的失效概率。斜率的不同区域响应不同的频率。边坡的响应最初随着地震波载荷频率的增加而增加，然后减小，在 20 Hz 处达到峰值。
(3)
边坡的破坏和破坏可分为三个阶段：弹性 （2-3 m/s2）、弹塑性 （4-5 m/s2） 和塑性损伤 （≥ 6.5 m/s2).在弹性阶段，ΔM美国职业高尔夫球协会随着地震振幅的增加而增加，但应变的极值分布没有明显变化。当边坡开始产生塑性变形时，ΔM美国职业高尔夫球协会开始快速下降，受损区域的 PGA 会产生加速峰的时间滞后现象。快速下降区域与极端应变区域重叠。坡隧系统地震损伤模式为：边坡薄弱夹层形成拉伸裂缝，上部坡体与隧道共度剪切破坏;上部坡体形成滑动体并切出，最后坡脚被上覆岩体的自重压碎。
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