Dynamic responses of steep bedding slope-tunnel system under coupled rainfall- seismicity: Shaking table test
01摘要
—
降雨、地震和复杂地形地质条件的耦合作用使边坡-隧道系统的动力响应与灾变复杂化。为此，通过大型振动台试验，探讨降雨和地震耦合作用下陡顺层边坡-隧道系统的动力响应。结果表明：隧道及软弱夹层使边坡面及高程放大效应呈现明显的非线性变化；地震波传播至隧道时，软弱夹层及岩体交叉区域呈现复杂的波场分布特征；边坡的动力响应受地震波频率、振幅和方向的影响，加速度放大系数随地震频率的增加呈现先升后降的变化趋势，在20 Hz时达到最大值。边坡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（≥6.5m/s2）阶段。弹性阶段，∆MPGA（加速度放大系数比）随地震烈度的增加而增大，应变分布无明显变化；塑性阶段，∆MPGA开始逐渐下降，应变主要分布在损伤区域。边坡-隧道系统地震损伤模式主要有软弱夹层拉断破坏、隧道衬砌开裂破坏、坡顶、坡腰形成持续裂缝、滑体发展向外剪切、坡脚在上部岩体的挤压下屈曲破坏等。本研究可为强震区隧道-边坡系统破坏模式预测提供参考。
02图表
—
03结论
—
采用大型振动台试验，研究了地震后降雨条件下复杂地质结构边坡-隧道系统的动力响应与破坏模式，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域的识别方法。研究结果表明：
（1）地震波在隧道、软弱夹层及岩体交界面处形成复杂的反射、折射波场，对边坡的动力响应特性有显著影响。软弱夹层及隧道的存在引起高程放大效应，边坡表面呈现明显的非线性变化趋势，同时衬砌与夹层交界面处的地震反应特征明显增强，其在抗震工程设计中具有重要意义。
（2）在不同地震波型、频率和方向下，边坡-隧道系统模型表现出不同的加速度变化特征，在正弦波作用下边坡的地震反应最大，破坏概率最大。边坡不同区域对频率的响应不同，随地震波加载频率的升高，边坡响应先增大后减小，在20 Hz时达到最大值。
（3）边坡损伤破坏可分为弹性（2～3 m/s2）、弹塑性（4～5 m/s2）和塑性损伤（≥6.5 m/s2）3个阶段。在弹性阶段，∆MPGA随地震振幅的增加而增大，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，∆MPGA开始快速下降，损伤区域PGA会出现加速度峰值时间滞后现象，快速下降区域与极端应变区域重叠。边坡-隧道系统地震损伤模式为：边坡软弱夹层形成拉裂缝，上部坡体与隧道共同发生剪切破坏；上部坡体形成滑体并切蚀，最终在上覆岩体自重的作用下将坡脚压溃。
文献求助请加QQ群：964092729
模型试验讨论及咨询请加QQ群：707519607
交流讨论模型试验研究，请加小编微信：18607111060。向大家学习请教
