强震条件下双面坡变形破坏机理的振动台物理模拟试验研究
结构抗震试验方法概述
结构抗震试验方法概述严健林业大学研究生院摘要：地震的多发性和破坏性，使得结构抗震试验研究越来越受到人类的广泛关注。
目前人类已经发明了很多结构抗震试验研究的方法，本文详细介绍了目前结构抗震试验常用的四种方法，分别是（1）拟静力试验方法；（2）多维拟静力试验方法；（3）地震模拟振动台试验方法；（4）拟动力试验方法，并对其各自特点及存在的问题进行了概述。
关键词:抗震试验；拟静力试验；振动台试验；拟动力试验；概述The Summary of the Dynamic Testing Method of Structures AbstractMore and more people pay more attention to the seismic research of structures which due to the multiple and devastating earthquake. Some dynamic test means were developed by human in the recent years. In this paper, four kinds of commonly used structure seismic test methods were describe, including The Pseudo Static experiment method, Dimensional Quasi-Static test methods, seismic simulation shaking table experiment method, Pseudo-dynamic test method.Key wordsdynamic testing; the pseudo-static experiment; shaking table experiment; pseudo-dynamic test;aseismatic design methods; summary0 前言地震是危害人类生命财产安全最严重的突发式自然灾害之一。
电动振动台能做的试验
振动冲击试验方法与技术(用电动振动台进行)王树荣前言电动振动试验系统是环境试验的主要试验手段之一，用它可以完成环境试验标准中的振动试验和冲击试验。
当今国内外在环境试验上有许多标准和方法,但归纳起来为二大体系：一类是以IEC（国际电工委员会）为主体的国际通用的民用 (商用) 产品的环境试验体系,它是国际贸易中民用 (商用) 产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则，它是以欧洲资本主义国家为主导制订的，可以说它是欧洲资本主义国家环境试验现状和水平的反映。
我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将TC50（环境试验）、TC75（环境条件）制订（转化）成环境试验国标（GB/T2423系列标准）与环境条件国标（GB/T4798系列标准）。
IEC标准的特点是模拟试验方法（程序）经典、试验再现性高。
另一类是军用产品的环境试验体系，最有代表性为美国的MIL标准和英国国防部07-55标准。
我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国MIL标准转换为我国军标，美国军标的特点是工程应用性好。
在环境试验领域内最常用的美国军标和相应的在此值得一提的是我国军标GJB4-83 舰船电子设备环境试验是我国自行制订的国军标。
从上面的叙述可见，我国的环境试验标准有民（商）用和军用二大标准体系，民用是等效或等同采用的IEC标准体系，军用是等效或等同采用美国军标体系。
对上述等环境试验标准中的电动振动试验系统能完成的试验综合归纳一下，可以看出，电动振动试验系统的应用面是很广的，它既可进行振动试验又可进行冲击试验。
就振动类的试验而言，当今环境试验中的振动试验有：正弦振动方法、随机振动方法、拍频振动方法、时间历程方法、地震试验方法、声振试验方法等。
其中随机振动方法又可分为宽带随机和窄带随机，在具体进行宽带随机振动试验时，还可将窄带随机或正弦振动叠加在在宽带随机振动上，对声振试验要在混响声场内进行，电动振动试验系统无法实现。
高层建筑结构振动台模型试验与原型对比的研究
与结 构动 力模 型 相 关 的 主要 物 理 量 有¨ ６ ］ ： 结 构 的几何 尺 寸 Ｌ、 结 构 的位 移 ｘ、 重力 加 速 度 ｇ、 地 震 加 速度 ｎ 、 质量 、 密度 Ｐ 、 阻尼 ｃ 、 泊松 比 ｕ 、 速 度 、 转角 、 应 力 、 应变 ｅ 、 弹性 模量 Ｅ、 时间 ｔ 、 刚度 ｋ 、 频 率 等 。用 量 纲 分 析 法 可 写 出各 物 理 量 在 质 量 系 统 下 的各物 理量 的量纲 矩阵 如表 １ ｌ ７ 。
量 间关 系 的数学 方程应 该相 同 ］ 。这就 要求模 型与原 型要 做到 几何 相 似 、 各 个 物 理 量 问满 足 一 定
Ｌ Ｘ ｇ ａ ｍ Ｆ Ｄ ｆ ｕ
０
￡ Ｅ ｋ
Ｍ ０ Ｏ ０ ０ １ １ １ １ ０ ０ ０ １ ０ １ １ ０ Ｌ １ １ １ ｌ ０ １ — ３ ０ ０ １ ０ ～ １ ０ — １ ０ ０ 丁 ０ Ｏ 一 ２— ２ ０ — ２ Ｏ 一 １ ０ — ２ ０ — ２ ０ — ２— ２一 ｌ
原 型 相 似 关 系 的准 确 性 ， 振 动 台 模 型试 验 可 以真 实 地 反 映原 型 结 构 的地 震 响 应 ， 据此 ， 根 据模 型 的试原 型 结 构 进 行 抗 震 性 能 的评 估 。 关键 词 ：高 层 建 筑 ； 振 动 台试 验 ； 模 型结 构 ； 原型结构 ； 相似关 系
抗震强度检测实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在通过模拟地震环境，对建筑结构进行抗震强度检测，评估其抗震性能，确保建筑在地震作用下的安全性和可靠性。
通过本实验，可以了解建筑结构的受力特点，为建筑抗震设计和加固提供依据。
二、实验原理抗震强度检测实验主要基于以下原理：1. 地震模拟原理：通过模拟地震波，对建筑结构施加动态荷载，模拟地震对建筑结构的影响。
2. 结构响应原理：通过检测结构在地震波作用下的加速度、位移、速度等响应参数，评估结构的抗震性能。
3. 结构破坏原理：通过观察结构在地震波作用下的破坏形态，分析结构破坏的原因。
三、实验设备1. 地震模拟器：用于模拟地震波，提供动态荷载。
2. 数据采集系统：用于采集结构响应参数，包括加速度计、位移计、速度计等。
3. 加载设备：用于施加静态荷载，模拟地震前后的荷载。
4. 测试台：用于安装和固定建筑结构模型。
四、实验材料1. 建筑结构模型：根据实际建筑结构进行缩尺制作，采用钢筋混凝土材料。
2. 钢筋：用于制作结构模型中的钢筋，按照设计要求进行配筋。
3. 混凝土：用于制作结构模型中的混凝土，按照设计要求进行浇筑。
五、实验步骤1. 结构模型制作：根据设计要求，制作建筑结构模型，并进行钢筋绑扎和混凝土浇筑。
2. 结构模型安装：将结构模型安装在测试台上，确保结构模型稳定。
3. 数据采集系统安装：在结构模型上安装加速度计、位移计、速度计等数据采集设备，确保数据采集准确。
4. 静态荷载施加：在结构模型上施加静态荷载，模拟地震前的荷载，观察结构模型的受力情况。
5. 地震波模拟：启动地震模拟器，模拟地震波，对结构模型施加动态荷载，观察结构模型的响应和破坏情况。
6. 数据采集与处理：在地震波模拟过程中，实时采集结构响应参数，并对数据进行处理和分析。
六、实验结果与分析1. 结构响应分析：通过数据采集系统，得到结构在地震波作用下的加速度、位移、速度等响应参数。
分析结果表明，结构在地震波作用下的响应符合抗震设计要求。
三维六自由度地震模拟振动台系统控制技术研究与应用
三维六自由度地震模拟震动台系统控制技术探究与应用专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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国家开放大学电大本科《建筑结构试验》期末题库及答案
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一、选择题(每小题3分，共45分)1.建筑结构模型试验的优点，以下哪项不正确?A。
制作容易，节省材料、时间、人力B。
可以根据试验目的，突出主要因素，针对性强C。
可以严格控制其主要参数，避免许多外界因素干扰，保证数据准确D。
能表达实体的一切特征2.下列哪种方法属于动荷加载方法?A。
液压加载B。
重物加载C。
激振器加载D。
机械式加载3.贴电阻片处的应变为1,500με，电阻片的灵敏系数K=2.在这个电阻片上产生的电阻变化率应是多少?A。
2%B。
4%C。
1%D。
3%4.用非破损检测混凝土强度等级，以下哪种方法不当?A。
用超声法测定混凝土强度等级B。
用钻芯法测定混凝土强度等级C。
用回弹法测定混凝土强度等级D。
用超声一回弹法测定混凝土强度等级5.结构试验包括以下哪些主要环节?1.结构试验设计2.结构试验准备3.结构试验实施4.结构试验分析A。
I、Ⅱ、IlIB。
I、Ⅱ、ⅣC。
I、Ⅲ、ⅣD。
I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ6.下列钢筋混凝土结构的承载力极限标志中，哪一条不正确?A。
跨中最大挠度达到跨度的1/50B。
受拉主筋重心处裂缝宽度达到2.0mmC。
剪力区，受压混凝土剪压破坏或斜压破坏D。
主筋端部相对混凝土滑移达2mm7.疲劳试验过程中要进行四种形式的试验。
以下哪种试验的加载值为最大荷载的20%，以消除支座等连接件之间的不良接触，检查仪器工作是否正常?A。
预加载B。
静载试验C。
疲劳试验D。
破坏试验8.下列哪项不是低周反复试验的优点?A。
抗震试验的主要试验方法有
抗震试验的主要试验方法有
地震是一种常见的自然灾害，为了提高建筑物的抗震能力，需要进行抗震试验。
抗震试验的主要方法包括静力试验和动力试验。
静力试验
静力试验主要是通过在地震力作用下对建筑结构施加静力荷载，模拟地震时的
情况，从而评估建筑结构的抗震性能。
静力试验可以分为以下几种类型：
1.强度试验：对建筑结构进行静荷载试验，评估其承载能力和破坏模
式。
2.位移试验：施加位移荷载，评估结构的变形能力和变形性能。
3.刚度试验：通过施加位移或弯矩荷载，评估结构的刚度和变形能力。
4.耗能试验：评估结构在地震作用下的耗能能力，包括材料损伤、变
形耗能等。
动力试验
动力试验是通过施加动态荷载，模拟地震的动态性能，对建筑结构的抗震性能
进行评估。
动力试验可以分为以下几种类型：
1.模态试验：对建筑结构进行自由振动或受迫振动试验，获得结构的
固有频率和振型。
2.频率响应试验：施加频率变化的动态荷载，评估结构的频率响应特
性。
3.时程分析试验：根据实际地震波进行动态加载试验，评估结构的动
态响应和破坏模式。
4.振动台试验：将建筑结构放置在振动台上，施加模拟地震波动荷载，
评估结构的抗震性能。
通过以上主要试验方法，可以全面评估建筑结构的抗震性能，为设计和改进建
筑结构提供重要的参考和依据。
抗震试验是提高建筑抗震安全性的重要手段，对于减少地震造成的人员伤亡和财产损失具有重要意义。
土钉支护机理模型试验研究进展探究
土钉支护机理模型试验研究进展探究张带军，张军（南京大学地球科学与工程学院2009级，南京210046）严珺凡（南京大学地球科学与工程学院2007级，南京210000）指导教师：朱鸿鹄（南京大学地球科学与工程学院，副教授，南京210093）摘要：本文首先介绍了土钉支护的发展历史及现状，系统探究了静力实验、振动台试验和离心试验三种主要的土钉支护边坡的室内物理模型试验方法。
通过对各种模型试验研究发展现状的探究，对国内外主要研究成果进行了总结和归纳，同时指出了试验研究中的一些不足之处，提出了未来研究应在加强试验监测技术研发、改进模拟材料等方面进行突破的建议，从而为土钉支护的工程实践提供更有效和合理的指导性意见。
关键词：土钉支护；边坡；模型试验近年来随着国家西部大开发战略的进一步推进，在地质构造相对复杂的西部地区出现了大范围的开山筑路等工程；而东部沿海地区城市化进程进一步加快，基础设施建设正在高速发展。
这些工程建设项目或多或少都涉及到边坡支护这个常见的工程问题。
土钉支护是目前国内外边坡、基坑支护普遍采用的支护形式之一，由于其具有经济可靠、适用性强且施工快速简便等优点，自上世纪90年代以来在我国得到迅速的推广和应用。
土钉支护的机理为：土钉沿通长与周围土体接触，以群体起作用；随着土钉的植入，边坡形成由土体、土钉、注浆体组成的具有较高强度的复合土体；在土体发生变形的条件下，土钉被动承受拉力，反过来对周围土体施加约束力，使其达到稳定状态。
虽然土钉在我国工程实践中得到了广泛的应用，但是对于其支护机理的研究还处在欠完善的阶段。
近年来随着土钉支护的日益推广，土钉支护的工作性能以及土钉支护边坡稳定性影响因素的分析逐渐成为研究热点，涌现了一批研究成果。
这方面的研究途径主要可分为室内或现场试验研究、理论研究和数值模拟。
现场的足尺试验不仅耗时耗力，而且试验结果受到工程地质条件等因素的影响，因此难以开展系统性研究；而通过室内边坡模型试验，可以较好地控制加载过程、边界条件、材料参数，有针对性地研究土钉变形和破坏的机理，并分析各个影响因素对边坡稳定性的影响，因而是一种很有效的研究方法。
下蜀土边坡地震稳定性的大型振动台试验研究(Ⅱ)——试验结果及分析
摘 要 ：选 用 天 然 下 蜀 土 ， 计 并 完成 了一 几 何 相 似 常 数 为 ２ 、 高 为 ０ ５ｍ 、 角 为 ４ 。 设 ｏ坡 ． 坡 ５的模 型 边坡 １ｇ大 型 振 动 台
第３ ｏ卷第 ６ 期
２１ ０ ０年 １ ２月
防 灾
减 灾 工 程
学 报
Ｖｏ１ ３ ｏ． ． ０Ｎ ６ Ｄｅ ｃ． ２ Ｏ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＤｉａ ｔｒＰ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ Ｍ ｉｉａｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｓ ｓｅ ｒ ｖ ｎ ｉ ｎ ｔ ｔ ｇｎ ｅ ｉｇ ｏ ｏ ｇ ｏ
由 于 系 统 机 械 响 应 误 差 等 原 因 ， 论 输 入 地 震 理
天然 下蜀 土 ， 计并完 成 了一几 何相 似常数 为 ２ 设 Ｏ的 模型 边坡 １ｇ大型振 动 台试验 ｌ 。 型边坡 坡高 、 － 模 ２ ］ 地
基厚 度 、 脚前 缘 和坡 肩后缘 长 度均 为 ０ ５ｍ， 坡 坡 ． 边
机理 。
１ 传 感 器 布 置
加 速 度传 感 器 布置 按 文献 ［ ］ 定 的数 据 量测 １拟
图 ｌ 传 感 器 布 置 示 意
Ｆｉ Ｌａ ｕｔｏｆｔａ ｄｕ ｅ ｓ ｇ．１ ｙｏ ｒ ｎｓ ｃ ｒ
注 ： Ｈ 分 别 为模 型 边 坡 地 基 厚 度 和坡 高 Ｄ、
＋
频 率逐 渐 减 小 ， 阶 阻尼 比逐 渐 增 大 ； 高 范 围 内 ， ＧＡ 放 大 系数 均 大 于 １ 且 自下 而 上逐 渐 增 大 ， 一 坡 Ｐ ， 并在 坡 肩 处 达 到 最 大 ， 在 坡 脚 处 的 值 小 于 水 平 方 向其 他 位 置 处 的值 ， 入 Ｅ ｅ ｔ 其 输 １ ｎｒ Ｃ ｏ波 （ 时 间 相 似 常数 ４ ４ 经 ． ７压 缩 ） 的值 分 别 时 大 于 输入 Ｅ ｅ ｔｏ原 波 和 Ｋｏ ｅ波 （ 时 间 相 似 常数 ４ ４ １ ｎｒ Ｃ ｂ 经 ． ７压 缩 ） 的 值 ； 着 输 入 Ｐ 时 随 ＧＡ 的 增 大 ， 体 非 线性 特征 土 逐 渐 增 强 ， 坡 也逐 渐 趋 于失 稳 破 坏 状 态 ； 后 模 型 边 坡 坡 脚 、 顶 等 部 位 出现 了不 同程 度 的 裂缝 ， 明 边坡 中 出 边 震 坡 说
2020年一级注册结构工程师《专业考试》试题及答案(卷七)
2020年一级注册结构工程师《专业考试》试题及答案（卷七）1. 简述生产检验性试验与科学研究性试验各自的试验目的?答：(1)生产检验性试验以直接生产为目的。
它以实际建筑物或结构构件为试验检验对象，经过试验对试验对象或以试验对象为代表的一批构件做出技术结论。
(2)科学研究性试验的目的是验证结构计算的各种假定、发展新的设计理论、改进设计计算方法、修改和制定各种规范，为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供理论和试验的依据。
2.按照试验的目的、对象、荷载性质和荷载持续时间分类，可将建筑结构试验分别分为哪几类?答：按照试验的目的、对象、荷载性质和荷载持续时间分类，可将建筑结构试验分别分为生产检验性试验与科学研究性试验;真型试验与模型试验;静力试验与动力试验;短期荷载试验与长期荷载试验。
3.真型试验与模型试验的试验对象分别是什么?答：真型试验的试验对象是实际结构(或构件)或者按实际结构(或构件)足尺寸复制的结构(或构件)。
模型试验的试验对象是仿照真实结构并按一定比例复制而成的试验代表物，它具有真实结构的全部或部分特征，是比真实结构尺寸小得多的缩尺结构。
4.解释下列名词：丧失承载力、承载力极限标志。
答：构件承载力达到极限状态，称为丧失承载力;当构件丧失承载能力时，由于受力形式不同，呈现不同的破坏形态，称为承载力极限标志。
5.为什么说“液压加载在建筑结构试验中是理想的加载方法之一”?答：液压加载在建筑结构试验中是理想的加载方法之一，它不但可以对建筑结构物施加静荷载，也可施加动荷载。
液压加载的原理清晰，加载设备操作简单方便、安全可靠，能产生较大的荷载，而且荷载容易控制准确稳定，并能实现多点同步加载，是目前建筑结构试验应用最广技术先进的加载方法之一6.惯性力加载有哪两种加载方式?简述这两种方式的加载过程。
答：惯性力加载有两种加载方式：初始位移加载法与初速度加载法。
初始位移加载法是对结构或构件施加荷载，使其产生变形，然后突然卸掉荷载，使结构或构件产生自由振动的方法。
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强震条件下双面坡变形破坏机理的振动台物理模拟试验研究肖锐铧;许强;冯文凯;陈建君;左雅娅【摘要】5·12汶川地震引发了数以万计的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害.为了研究双面坡在强震条件下的动力响应规律,本文在大量野外调查的基础上,采用振动台物理模拟试验手段,设计完成了四类11个模型试验,从改变模型的坡度和坡顶宽度、软岩硬岩结合、阶梯状坡形等角度,较系统地研究了双面坡在强震作用下的响应规律.试验结果显示:强震条件下地震水平惯性力是导致边坡破坏的主要原因; 在地震情况下边坡变形破坏表现出明显的初动破坏效应; 振动过程中双坡具有明显的共剪效应,坡面为阶梯状时其共剪效应更明显; 坡体结构为上软下硬时下部硬岩对振动具有一定的放大效应,上硬下软时坡体易整体偏移产生变形破坏.试验结论与实际情况基本符合.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2010(018)006【总页数】7页(P837-843)【关键词】强震区;双面坡;振动台;物理模拟【作者】肖锐铧;许强;冯文凯;陈建君;左雅娅【作者单位】地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都理工大学,成都,610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都理工大学,成都,610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都理工大学,成都,610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都理工大学,成都,610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都理工大学,成都,610059【正文语种】中文【中图分类】P642Abstract5.12 Wenchuan earthquake triggered thousands of rock-collapses,landslides,debris flows and other geological disasters.In order to study the response of the double-sides slope to the earthquake,we designed a total of 11 models according to the field investigation.We took four factors into consideration to study the seismic response of the slope.The four factors are the slope-degree,the top width ofslope,structure combination and the shape of the double-sides slope.The tests manifested that(a)seismic inertia force is the main factor that results in slope failure; (b)the deformation and failure of the slope has Arelation to the initial seismic direction;(c)the double-sides slope shows an conjugated-shear phenomenon;(d)different structure combinations of slopes result in different failure modes;e)the conjugated-shear phenomenon is more obvious on the ladder-shaped double-sides slope.The test findings are well in line with the results of field investigation.Key wordsEarthquake zone,Double-sides slope,Shaking table,Physical modeling,Slope failure5.12汶川地震诱发了数以万计的次生地质灾害,并产生了众多奇特的动力特征[1]。
在对汶川地震极重灾区地质灾害进行现场调查时,有一种现象值得引起重视,即有些条形山梁的两侧坡面都发生明显的地质灾害,如青川东河口滑坡后壁的另一侧即为红石河滑坡,两个滑坡作相反方向的滑动破坏,震后该条形山梁顶部最窄处仅2m左右[2]。
类似这种山脊两侧坡面同时产生变形破坏的现象在汶川地震区并不少见。
双面坡同时发生变形破坏是地震这种特殊动力作用的产物,为查明其成因机制,本文采取了振动台物理模拟手段进行较系统地研究。
振动台试验多应用于地基、结构、桥梁等行业,近年来也被引入应用到边坡的动力稳定性研究[3]。
但前人所做的研究大部分都是基于单面坡的物理模拟[3～6],其边界处理多采用聚苯乙烯泡沫、橡胶模等来减小边界效应,增加了假设条件,也不利于研究现实边坡中两侧坡面的相互作用过程,所以本文最终选择双面坡作为研究对象,进行物理模拟实验。
本次试验采用成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主研发的,液压施加初始位移、液压锁紧、瞬间释放型弹簧式二维振动试验台。
振动台加速度信号通过CA-YD三向型加速度传感器拾取,可直接获得水平方向和垂直方向的加速度时程曲线,并可由此获取任意时刻对应的加速度值。
模型的变形破裂位移,主要通过可视化模型框上观测窗上的刻度来测量。
振动过程中通过侧面和顶面两个摄像机进行实时录像,直观再现边坡地震响应过程。
通过数码摄像记录的影像资料处理分析可描绘出振动运动轨迹[4]。
综合考虑试验设备情况和试验要求,本次试验采用实验室配套的1m×0.5m×0.7m 的模型箱;在试验中,模型宽度均为0.4m。
试验过程对坡体考虑水平向和垂直向二者共同作用的复合振动方式,通过液压施加初始位移,使模型框底水平和竖直向弹簧处于拉伸状态、液压锁紧、瞬间释放弹簧,来提供初始震动动力。
试验中加速度计记录的振动台的水平加速度和垂向加速度如图2、图3所示。
本次试验主要是结合5.12地震重灾区之一的青川县斜坡震裂变形进行研究的。
坡体岩性以厚层块状灰岩、砂岩和薄层～极薄层的千枚岩、绢云母片岩为主,即以硬～坚硬岩和软岩为主。
本次试验主要是对地震灾区双面坡变形破坏机理的研究,通过振动中现象的相似来总结出其规律,没有进行过多定量化的分析。
针对块状硬岩,参照前人试验经验,主要选取尺度为5cm×5cm×5cm、5cm×2.5cm×2.5cm、5cm×5cm×2.5cm三种尺度的砂岩块作为试验材料,砂岩块间用薄层黏性土黏结[4];软岩和坚硬岩根据一般相似性原理(因实验条件限制,不能满足重力加速度相似的要求),经过筛选,选取石膏、重晶石粉、石蜡油和石英砂作为试验材料,其配比石膏:重晶石粉:石蜡油:石英砂分别为3:4:1.15:1.63和3:4:1.15:3.26,试验时进行一定程度的击实。
试验材料的基本物理力学性质见表1。
本次试验中结构面暂不作为重点研究对象,而是将薄层软岩作为整体软性材料考虑,而厚层块状硬岩仅考虑水平堆砌。
共设计了四类11个模型,具体如下:第一类主要考虑坡角的影响,包括4个模型,即模型①～模型④(图4),坡体双面对称。
试验时分别取90°、75°、60°和50°进行。
第二类主要考虑坡顶宽度的影响,设计了三个模型,即模型⑤～模型⑦(图5),坡体双面对称,坡顶宽度分为16cm、20cm和40cm进行试验。
为高效的利用数据,设计模型6与模型3相同。
第三类初步考虑上下岩性差异对振动的响应,为此同样设计了两种模型,即上硬下软型和上软下硬型(图6)。
第四类为阶梯状坡面形态的边坡,在自然界中也比较常见,为了初步探讨其对振动的响应情况,特设计了两种坡度的模型(图7)。
按照设计简图(图4～图7)把模型制作好之后,按相关操作规程启动实验设备进行振动模拟试验,对整个过程进行摄像和加速度记录,对振动后的变形破坏现象进行现场详细量测和记录。
通过对该类型均质岩质双面斜坡振动模拟试验过程及获得的斜坡变形破裂信息分析可知:(1)根据试验现象综合分析,发现地震惯性力是模型破坏的最主要因素,与以往研究结论一致,试验发现特别是存在不连续界面时,由于介质的不连续,造成了振动过程中变形的不协调,往往产生沿这些界面的拉、剪应力的集中,造成边坡的变形破裂。
(2)具有一定顶宽的双面斜坡,其变形破坏以初始振动方向的斜坡(前坡)最为强烈;但如果顶部宽度较小,可能出现后坡方向(与初动方向相反);表现出明显的初动破坏效应(图8、图9),在地震初动时,处于静止状态的斜坡被瞬时施加了一个初始加速度,初始加速度的作用将造成斜坡具有整体左旋趋势,坡体与初动方向相同的一侧受拉,剪应力小角度斜向坡上,造成坡体尤其是表部松动变形;相反的一侧受压,剪应力小角度斜向坡下,当坡顶较窄时与初动方向一致的坡面首先出现拉裂,坡度越大拉裂部位越靠下,且发育高程低于方向相反的一侧;坡顶较宽时与初动方向一致的一侧坡顶首先出现拉裂,随着坡顶继续加宽,裂缝逐渐向同侧坡肩偏移。
(3)陡立斜坡最易发生变形破裂,且坡度陡,顶宽较小时有发生整体剪切破坏的趋势,变形破裂位置为后坡高程高于前坡,均斜向坡内发育,坡脚部位也最易发生;随着两侧坡度变缓,坡体变形破裂程度降低,且前坡和后坡变形破裂位置高程近乎一致;表现出孤立山坡随高程对地震波的放大效应更为明显和地震波对山体存在一定的重复拉剪效应(图9、图10、图11)。
(4)由坡面向坡内发展的拉张裂缝,其扩展形成的斜面总体上与坡面近垂直,表现出强烈的拉应力和剪应力的存在,当坡顶宽度较小时,两侧坡体相互干扰程度较高,存在一个双坡拉剪区域的交叉即存在一个双坡共剪区域,即存在双坡共剪效应(图12、图13),造成坡顶的松动破坏。
表部的拉应力、剪应力的反复作用,使坡体变得更为脆弱,一旦达到其破坏强度将迅速破坏。
(5)随着坡顶宽度的加大(坡度也在变),坡顶面开始出现横向张裂缝,且前坡裂缝发育高度大于后坡,坡面裂缝向内发育的角度虽然变缓,但仍与坡面近垂直,推测两侧坡体相互干扰程度降低,双坡变形破裂趋向独立发展,破裂面倾向与坡向相同(图14)。
(6)上软下硬双面斜坡来说(图15),振动变形主要发生在软硬结合部位,且坡体内部分别向上下两侧扩展,下部硬岩体节理化越严重这种现象越明显,主要为压制拉裂缝;重复振动情况下,将使上部软岩出现拉剪破坏。
(7)上硬下软双面斜坡(图16),由于上下变形的不协调,上部硬岩发生整体性的位移,但仅在靠近软硬结合部位的硬岩坡脚部位发生震裂变形和一定程度的垮塌,硬岩节理化越严重越易出现,坡顶无明显变形迹象;一定程度上说明软岩基座的缓冲作用明显。