堆积层斜坡的地震动地形效应实验研究

The ground motion has the significant amplifying effect to topography.its essence is the coupling of power and topography effect.In the wenchuan earthquake, we have observed that the effect of slope topograhic on the ground motion. However, up to date, the research mainly focus on the numerical simulation and field monitoring,There is not yet enough the fault of slope evolution process and the main control factors were studied.So we expect to do the further research by the shaking tabled.Then took the wenchuan earthquake disaster areas baishahe river basin as the target area,confirm the faulted colluvial slope types and shape by 3S technique and field survey methods.By using laboratory model test as primary method, associated with nonstationary signal processing methods, from time and frequency domain characteristics of seismic wave, vibration under the action of different slope shape structure of the elastic-plastic energy response, etc.Discover the beyond the maximum instantaneous destruction of the input energy under different topography.It also reveals the effect control factors affecting the slope stability under the different dynamic loading .Build up the dynamic response and the deformation failure model of the motion slope topographic.The research purposes to remedy the insufficiency of topographic effect to slope stability research under seismic force .This study provides scientific basisa for disaster prevention and risk assessment.

地震产生的破坏作用具有显著的地形放大效应，其本质是动力与地形地貌的耦合作用。在汶川地震中，已经观测到斜坡的地震响应会受地形的影响，但目前的研究主要以数值模拟与现场监测为主，难以对斜坡的破坏演化过程及主控因素进行研究，因此亟待通过振动台实验等手段开展系统、深入的研究。本研究以汶川地震灾区白沙河流域为靶区，利用3S技术与现场踏勘等手段，划分堆积层斜坡的坡面类型及破坏形态；在此基础上重点开展振动台模型实验，并结合非平稳信号的处理方法，从地震波的时频域特性，振动作用下不同坡体结构的弹塑性能量反应等方面，探讨在不同地形（坡形、坡度）条件下地震动斜坡的超越破坏最大瞬时输入能量，揭示不同动荷载（加速度、频率、持时）作用下地形效应对斜坡稳定性影响的因素，建立地震动斜坡地形效应动力响应及破坏过程模型。本研究的意义在于加强地震力作用下地形效应对斜坡稳定性研究的认识，为防灾减灾和灾害风险评价提供科学依据。

地震中，已经观测到斜坡的地震响应会受地形的影响。因此，在划分堆积层斜坡坡面类型的基础上，开展不同坡形振动台模型试验。试验结果表明：输入强度较强的地震波时，斜坡表面加速度响应峰值（PGA）放大系数大于斜坡内部，且斜坡中上部及表面曲率变化较大处（AC2）加速度放大效应更为显著。坡形的变化影响着斜坡自振频率，表现为上凸下凹型斜坡的自振频率接近于5Hz，其它坡形斜坡接近于10Hz。模型破坏的临界加速度阈值为500-700Gal与斜坡稳定性计算结果基本一致。坡形影响斜坡的滑动面位置及厚度，曲率半径越大（凸型为正、凹型为负）的坡形滑动面厚度越大。滑动距离（与坡脚的距离）量测显示：直线型和上凹下凸型斜坡滑动距离最远危害范围大，凸型和上凸下凹型斜坡运动距离较远危害范围较大，凹型坡运动距离较近危害范围较小。对不同坡度斜坡开展振动台试验。试验结果表明：输入地震强度达到500gal 后，斜坡内部对加速度具有明显的放大效应，且坡度越大放大效应越显著，坡度较小时放大效应呈非线性增大趋势；斜坡表面对放大效应呈非线性增大趋势，坡度较大（32°～45°）时坡肩平台处(AC4)放大系数大于斜坡中上部，坡度较小时情况恰好相反；加载地震波达到700gal时，32°～45°斜坡均发生明显的变形破坏，圆弧状滑动面明显，滑动面剪出口位置随着坡度的增加而逐渐增高，其运动能力随着坡度的增加逐渐降低，这与遥感解译和实地调查统计的结果基本一致。本研究的意义在于加强地震力作用下地形效应对堆积层斜坡失稳机制及运动特性影响的认识，同时也给出了较为合理的等效摩擦系数 取值范围及方法，为防灾减灾和灾害风险评价提供科学依据。