Shaking table tests on the stability of dip and anti-dip rock slopes with structural planes induced by seismic motions
01摘要
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台状岩石斜坡在采矿和道路建设等广泛的工程工作中很普遍。本研究通过振动台试验研究了倾角和抗倾角岩石边坡的动力响应模式和破坏机制。采用的方法包括利用加速度放大因子 （AAF） 来比较不同激励幅度下两种斜率类型的放大效应。对加速度进行傅里叶谱分析，探讨地震波频率与边坡响应之间的关系。采用 Hilbert-Huang 变换 （HHT） 方法分析倾角和抗倾角边坡之间地震响应的差异。结果表明，与倾角边坡相比，抗倾角边坡表现出优异的稳定性，因为后者会经历较早的破坏。该研究还确定了临界激励强度值（“阈值点”），表明台阶斜率动态响应的演变。研究结果表明，倾角边坡受地震运动的影响更大，表现出更高的能量集中和释放。与反倾角边坡相比，地震波在倾角边坡中的传播也显示出更大的能量释放。这些结果应为地震活动高地区台阶边坡工程的设计和地震灾害风险评估提供有价值的见解。研究结果强调了倾角边坡中边坡崩塌风险的增加，并强调了在工程项目中考虑边坡稳定性的重要性。本研究中提出的方法以及确定的临界激励强度值有助于理解和减轻与台阶边坡工程相关的潜在风险。
02图表
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03结论
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本研究旨在通过在振动台上进行地震模拟，并使用卧龙波进行增量加载，研究倾角和抗倾角岩石边坡的动力响应。进行的分析涵盖了加速度的时域特性、频域特性和时频特性。此外，通过整合激励过程中加速度、Arias 强度和模型斜坡动力学特性的分析，确定了每种情况下的临界激励幅度。本研究的主要发现总结如下：
(1)在 0.6 g WL 波的作用下，观察到倾斜斜率和反倾角斜率之间的希尔伯特光谱存在显著差异。随着海拔的增加，能量集中区逐渐向更高的频率扩展。与反倾角边坡相比，倾角边坡的地震波能量幅值更大，但时域和频域分布的差异仍然很小。
(2)当受到 0.6 g WL 波的影响时，在倾角和反倾角斜率之间观察到边缘光谱的显著差异。在 0.4–0.6 g 载荷期间，倾角边坡表现出加速破坏，最严重的损伤发生在上部。同样，在相同的载荷范围内，防倾角边坡的损伤增加，尤其是在第二个台阶上。0.6 g 阈值代表了实质性边坡破坏的“转折点”，其特征是对倾角边坡的路肩造成严重损坏，对防倾角边坡的第二个台阶造成严重破坏。
(3)无量纲系数“结构平面角度影响系数”的介绍一个能够定量表征倾角和反倾角斜坡之间的动力响应差异。在相对高程 h/h < 0.5 和较低的激励幅度 （0.2–0.4 g） 时，结构平面角对边坡动态响应的影响相对较小。然而，当达到 0.6 g 的激励幅度时，倾角边坡沿结构平面的滑动趋势变得更加明显，突出了边坡类型之间的明显动力响应差异。这一观察结果坚定地确定了 0.6 g 激发幅度是临界阈值，超过该阈值可能会对边坡造成严重损坏。
(4)斜坡的 Arias 强度表现出高程依赖性的放大效应，与反倾角斜坡相比，倾角斜坡表现出更高的能量释放速率。这表明 Dip 边坡更容易受到地震运动的影响，其特点是能量积累和释放增强，从而增加了边坡崩塌的可能性。
应该注意的是，本研究中提出的发现是针对此处研究的斜坡条件的。尽管如此，一般结论有望适用于各种类型的倾角和抗倾角岩石边坡。这些见解应该有助于更高效地设计和评估此类系统。通过了解临界激励阈值和动态响应，工程师和地质学家可以更好地预测和减轻潜在的边坡破坏，从而提高地震地区岩石边坡的安全性和稳定性。
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