强震区岩质边坡长期稳定性评价方法研究

论文摘要

我国西南地区地震频发,大量边坡受强震累积作用产生损伤,极易受降雨和人类工程活动诱发滑坡灾害,直接威胁重大工程安全,开展强震区岩质边坡长期稳定性评价方法研究尤为重要。本文以西南地区典型滑坡地质灾害体为研究对象,开展岩质边坡振动台模型试验,研究边坡模型在地震荷载下的动力响应特性、动力演化规律和破坏机理。提出基于动力放大效应和塑性效应的岩质边坡长期稳定性判别指标体系。运用国家强震台网信息,提出了震后岩质边坡长期稳定性评价方法,在实际工程中开展应用。针对金沙江特大桥华坪岸桥址边坡,设计并开展了振动台模型试验,研究强震作用下岩质边坡动力响应。采用水泥、砂、粘土、铁粉的混合材料模拟玄武岩,PVC板模拟凝灰岩结构面。通过改变输入地震荷载的类型、方向,并不断增大地震烈度,研究地震累积作用对岩质边坡的影响。加速度和位移响应结果均揭示了,水平地震荷载作用下边坡动力响应要强于竖直地震荷载,加速度放大效应主要集中在坡顶和坡面中部,最大可达3.7倍,累计永久位移主要发生在坡面中部,破坏时最大可达38mm。边坡的破坏模式为:滑动面沿后缘陡倾结构面剪出、贯通性结构面滑动、下部坡脚附近剪出。详细分析了加速度峰值、加速度放大效应、位移峰值、永久变形、动力安全系数和塑性效应作为岩质边坡长期稳定性评价指标的可行性。结合振动台试验采集到的加速度和位移数据,研究岩质边坡动力演化规律,明确上述评价指标的适用性。提出将加速度放大效应和塑性效应作为岩质边坡长期稳定性评价指标,岩质边坡由弹性变形阶段进入塑性变形阶段时,塑性效应指标可达0.25,发生滑动失稳时,塑性效应指标可达0.9。选取大永高速沿线作为研究区域,提出区域滑坡地质灾害快速评价方法。基于强震台网信息,对研究区域进行滑坡危险区判识,基于现场调查研究,对研究区域开展岩质边坡长期稳定性早期识别。结果表明,强震作用下,大永高速沿线存在多处滑坡危险区。加速度放大效应和塑性效应评价指标均揭示了部分边坡受到历史地震作用影响,处在不稳定阶段,直接威胁桥梁、隧道等重点工程,应当开展滑坡监测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 强震区滑坡灾害分布特征研究
•     1.2.2 岩质边坡稳定性评价方法研究
•     1.2.3 强震区边坡潜在滑坡危险判识研究
•   1.3 本文研究内容
• 第二章 强震作用下岩质边坡动力响应特性
•   2.1 工程概况
•     2.1.1 区域地震活动性
•     2.1.2 工程简介
•     2.1.3 工程地质
•   2.2 岩质边坡大型振动台试验
•     2.2.1 边坡模型
•     2.2.2 模型材料
•     2.2.3 施工工艺
•     2.2.4 测试内容
•     2.2.5 加载工况
•   2.3 采集数据的处理方法
•     2.3.1 波形数据
•     2.3.2 加速度数据处理方法
•     2.3.3 光学变形数据处理方法
•   2.4 边坡模型加速度响应特性
•     2.4.1 加速度放大特性
•     2.4.2 地震输入方向对加速度放大特性的影响
•   2.5 边坡模型变形响应特性
•     2.5.1 最大变形响应特性
•     2.5.2 永久变形响应特性
•   2.6 本章小结
• 第三章 岩质边坡长期稳定性评价模型
•   3.1 边坡长期稳定性评价方法
•     3.1.1 直接观测指标
•     3.1.2 加速度放大效应评价指标MPGA
• S'>    3.1.3 安全系数评价指标K_S
•     3.1.4 塑性效应评价指标PEC
•   3.2 边坡动力放大效应演化规律
• PGA演化规律'>    3.2.1 M_PGA演化规律
•     3.2.2 安全系数KS演化规律
•   3.3 边坡变形演化规律
•     3.3.1 位移演化规律
•     3.3.2 塑性效应PEC演化规律
•   3.4 边坡模型破坏机理分析
•     3.4.1 边坡模型破坏过程分析
•     3.4.2 边坡模型破坏模式分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 基于强震台网信息的区域地质灾害评价方法研究
•   4.1 基于强震台网信息的滑坡危险区判识
•     4.1.1 强震作用下地震动传播和衰减规律
•     4.1.2 滇西地区强震统计和特点分析
•     4.1.3 研究区域自由地表运动特性评价
•     4.1.4 基于PGA评价指标的滑坡危险区判识
•   4.2 基于现场调查的岩质边坡长期稳定性早期判识
•     4.2.1 地脉动现场测试
•     4.2.2 无人机摄影测量现场测试
•   4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 主要结论
•   5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱仁杰

导师: 车爱兰

关键词: 岩质边坡,长期稳定性,振动台试验,稳定性评价指标,塑性效应

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 上海交通大学

基金: 国家重点研发计划《地震应急全时程灾情汇聚与决策服务技术研究》,项目编号:2018YFC1504500

分类号: TU457

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001970

总页数: 111

文件大小: 7812K

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