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堆积体在我国西南地区广泛分布，是一类介于土与岩体之间的一种特殊地质体，其工程特性复杂多样，堆积体边坡在地震荷载与降雨入渗等诱发因素作用下易发生滑坡泥石流等地质灾害，研究堆积体边坡在地震荷载作用下的响应特征与破坏机理具有重要意义。依托中国科学院重点部署项目《典型地质灾害预测预报与防控方法》子课题“工程边坡地震防控”（KZZD-EW-05-02），以地震荷载作用下堆积体边坡的响应特征和灾变机理为主线，通过室内大型三轴静动力学特性试验、大型振动台与离心振动台堆积体边坡模型试验，系统研究了堆积体边坡在地震荷载下的响应规律与失稳特征。主要研究内容与所得结论如下： 1.利用大型三轴试验仪，开展了堆积体双线法湿化试验，分析湿化对堆积体的割线模量E50、峰值状态摩擦角、体应变与p q-e空间中临界状态线位置的影响。结果表明，湿化会引起堆积体的割线模量E50与峰值状态摩擦角的衰减，且干密度较小时，堆积体在湿化前后体应变由剪胀转向剪缩;以堆积体湿化前后的强度变形特征为基础，提出采用状态相关本构模型表征堆积体湿化前后的应力应变关系，并通过试验验证了其合理性。 2.基于大型动三轴试验，研究了堆积体在不同固结应力比与含水状态下最大动剪切模量Gdmax阻尼比D及非线性动剪切模量比Gd/Gdmax的变化规律。发现相同初始物理状态堆积体试样固结后的干密度与平均有效固结应力σm存在很好的归一化特征，应力比在一定范围内（Kc=1～3），最大动剪切模量Gdmax随应力比Kc增大而增大，在Hardin公式基础上发展了一个考虑Kc影响的经验公式;对比饱和与风干2种状态Gd/Gdmax-γdn关系曲线，发现风干状态下Gd/Gdmax-γdn关系表现出更明显的非线性。应用改进Gdmax经验公式与Gd/Gdmax-γdn关系进行了堆积体土层地表地震加速度反应谱分析，认为Kc会影响加速度反应谱的卓越周期，饱和状态加速度反应谱峰值要大于风干状态。堆积体在循环荷载下的残余应变与振次对数呈现较好线性变化关系，不同干密度、初始含水状态及排水条件下的残余变形差异较大。 3.针对原型高14.4m与坡度角40°的概化堆积体边坡模型，开展了大型振动台模型试验，分析了白噪声激励下堆积体边坡的模态特征，考虑了输入地震波的波型、峰值加速度与卓越频率等因素对堆积体边坡地震响应的影响，探讨连续多级地震荷载下边坡加速度响应规律以及坡面永久位移与边坡失稳间的联系。试验结果表明，随着地震波的逐级加载，堆积体边坡第一阶自振频率逐渐降低，第一阶阻尼比逐渐增大;当堆积体边坡含水率增大后，坡顶加速度放大作用更明显;在相同峰值应力地震波作用下，振动型地震波比冲击型地震波产生的残余变形更大，地震波低频部分对坡面永久位移的影响比高频部分显著，认为将一临界位移值作为堆积体边坡失稳启动的判据具有一定合理性。 4.在1g大型振动台堆积体边坡模型试验的基础上，相应开展了该原型边坡在风干与部分饱和两种工况下50g离心振动台模型试验，分析了考虑自重应力场影响的堆积体边坡地震响应规律。堆积体边坡在地震荷载作用下有显著的高程放大效应与临空面放大效应，含水状态对堆积体边坡竖直向PGA放大系数有重要影响，饱和液面以下的加速度响应要明显小于饱和液面以上的加速度响应;地震荷载作用下边坡位移矢量场与变形失稳特征表明，风干状态堆积体边坡主要呈现浅层滑动的失稳模式，滑动面近似为斜平面，坡脚饱和堆积体边坡的滑动变形集中在饱和液面附近，在饱和液面以上区域形成滑移型张拉裂缝，进而引发边坡失稳破坏，滑动面近似圆弧形。同时发现，在地震荷载作用下饱和液面以下坡脚附近孔压增长明显，虽不会发生液化，但超静孔压比最大值可达50％以上，有效改变了饱和液面附近坡体的受力变形特性，是部分饱和堆积体边坡更易在坡脚附近发生失稳破坏的重要诱发机制。 5.对比分析了振动台1g模型试验与离心振动台5g模型试验的优缺点，1g模型采用原型堆积体材料但自重应力场小于原型边坡，试验结果偏于不安全;离心振动台50g模型试验还原了实际边坡的应力应变场但采用了缩尺后的试验材料，降低了原型材料的强度与刚度模量，导致变形过大，试验结果偏于保守。结合二者的优点，认为实际原型堆积体边坡在地震荷载下的加速度响应与永久位移响应值介于上述两种模型试验的测量值之间。