巖土構(gòu)筑物抗震動力特性及地震動土壓力研究.pdf

1、以無砟軌道單線鐵路路堤為原型，設(shè)計和完成了4種壓實度和2種加筋形式路堤結(jié)構(gòu)的大型振動臺模型試驗，并建立了路堤數(shù)值模型，完成了振動臺試驗主要工況的模擬；開展了加筋格賓擋墻、綠色加筋格賓擋墻、柔性網(wǎng)面土工格柵擋墻等新型加筋土結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和抗震動力特性的一系列室內(nèi)試驗研究；采用水平層分析法對現(xiàn)行抗震規(guī)范中用于地震動土壓力計算的Mononobe-Okabe公式進(jìn)行了拓展和補(bǔ)充。主要研究工作如下：
　　 (1)完成了4種壓實度(95％、

2、93％、90％和87％)和2種加筋形式(加筋2層和加筋4層)路堤結(jié)構(gòu)的振動臺模型試驗設(shè)計。根據(jù)相似原理，推導(dǎo)了路堤振動臺試驗相似關(guān)系，確定了模型試驗的模擬材料，開展了填料的大型三軸試驗及其他常規(guī)土工試驗，得到了填料的主要物理力學(xué)性能指標(biāo)。
　　 (2)以95％壓實度路堤振動臺試驗成果為例，分析了路堤動力特性參數(shù)變化規(guī)律及其影響因素。研究了不同地震波和不同地震動強(qiáng)度激勵下的路堤水平加速度響應(yīng)、垂直加速度響應(yīng)、動土壓力響應(yīng)、動位移響

3、應(yīng)等內(nèi)容，并分析了地震動類型、地震動強(qiáng)度、多向輸入、時間壓縮比等因素對水平和垂直加速度放大倍數(shù)的影響。同時結(jié)合路堤動力特性試驗結(jié)果，從時域和頻域的角度分析了地震波在路堤中的傳播特性。測試了震陷變形和側(cè)向殘余變形，得出了震陷變形和側(cè)向殘余變形的分布特點(diǎn)。并通過FLAC3D建立了振動臺試驗的數(shù)值模型，模擬了振動臺試驗主要加載工況，數(shù)值模擬結(jié)果可作為試驗結(jié)果的補(bǔ)充和驗證。
　　 (3)完成了壓實度為95％、91％、87％和83％以及加

4、筋2層和加筋4層路堤的振動臺模型試驗。得到了不同壓實度和不同加筋形式路堤動力特性參數(shù)，分析了路堤動力特性的變化規(guī)律及其影響因素。對比和分析了不同壓實度和不同加筋形式路堤水平和垂直加速度放大倍數(shù)分布的差異性及其影響因素、動土壓力響應(yīng)特性、動位移響應(yīng)特性，以及路堤震陷變形和側(cè)向殘余變形的分布特點(diǎn)，并研究了壓實度、加筋形式等因素對殘余變形的影響。通過FLAC3D建立了不同壓實度和不同加筋形式路堤的數(shù)值模型，模擬了振動臺試驗主要加載工況，并將數(shù)

5、值模擬結(jié)果同試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
　　 (4)通過拉伸試驗研究和對比了不同加筋土筋材的拉伸力學(xué)特性。以紅砂巖為填料，開展了格賓網(wǎng)和土工格柵的界面摩擦特性拉拔試驗研究。通過在擋墻頂部施加不同荷載水平的循環(huán)加卸載，研究了加筋格賓擋墻、綠色加筋格賓擋墻、柔性網(wǎng)面土工格柵擋墻等3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的承載力特性。通過施加不同幅值和頻率的動力荷載，研究了這3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的動變形特性。通過施加不同類型和不同強(qiáng)度的水平地震動激勵，研究了這

6、3種新型加筋土結(jié)構(gòu)的抗震動力特性。研究表明，新型加筋土結(jié)構(gòu)有優(yōu)良的構(gòu)造措施，且為柔性結(jié)構(gòu)，當(dāng)遭遇強(qiáng)烈地震時能消耗大量地震能量，具備良好的變形特性。
　　 (5)基于Mononobe-Okabe的破裂面假設(shè)，采用水平層分析法推導(dǎo)了地震作用下主動和被動土壓力合力及其作用點(diǎn)位置、土壓力強(qiáng)度分布情況的解析解，采用圖解法得到了主動和被動土壓力臨界破裂角的顯式解答。提出了求解主動土壓力裂縫深度的迭代計算方法。推導(dǎo)的主動和被動土壓力公式考慮了