Investigation on internal evolution process of slope under seismic loading: insights from a transparent soil test and shaking table test
01摘要
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地震是引发边坡失稳的首要因素，对交通运输构成严重威胁，但目前对地震荷载作用下边坡内部变形的研究尚不充分。为研究不同地震荷载对边坡演化过程及破坏模式的影响，本文提出了一种透明土体材料与振动台试验相结合的新方法。采用自行设计的振动台系统，施加振幅为0.10 g，0.15 g，0.20 g，频率为3 Hz，5 Hz，8 Hz的正弦波。基于粒子图像测速（PIV）技术和非侵入式监测技术，分析了边坡的位移和速度等值线图、全场平均位移和破坏机理。结果表明，随着振动的持续，边坡由初始的浅层线性滑动过渡到整体圆弧滑动，表现出明显的渐进式牵引破坏模式。边坡的演化过程可分为三个阶段：浅层低速滑动阶段、整体快速滑动阶段和整体低速滑动阶段。此外，地震荷载的幅度对边坡变形的影响比其频率更大。这项新颖的试验为地震荷载下边坡的内部演化过程提供了重要的见解。
02图表
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03结论
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本研究采用透明土体振动台试验一体化方法，研究持续动荷载对边坡内部变形的影响，利用PIV技术和非侵入监测方法，分析了边坡的位移等值线图、速度等值线图、全场平均位移和破坏机制，总结了边坡的演化过程和破坏模式。研究得出以下结论：（1）随着振动的持续，边坡由最初的线性浅层滑动逐渐过渡到整体圆弧形滑动，滑动特征由前缘向中部再向后缘发展；随着振动幅值的增加，边坡变形范围不断扩大；随着振动频率的增加，变形有优先发生在边坡上部趋势。（2）通过对边坡演化规律和矢量等值线图的分析，发现边坡的破坏模式以渐进式牵引破坏为主。边坡演化过程可划分为浅层低速滑动、整体快速滑动、整体低速滑动3个阶段，并从能量耗散、剪切模量变化的角度解释了3个阶段形成的原因。（3）动态损伤过程可划分为坡面前缘失稳初滑、中下部牵引作用与应力传递、中上部自由表面效应与整体滑动、滑动模式转折的抗力段形成4个阶段。（4）通过在坡面布置的非侵入式监测点，记录了边坡的详细变形情况，发现边坡变形随动荷载幅值的增加和频率的增加而增大，且幅值的影响大于频率。
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