边坡悬臂抗滑桩地震动力响应模型试验研究

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悬臂抗滑桩是边坡加固的常用措施之一,地震是边坡及其抗滑结构失稳破坏的诱发因素,地震作用下边坡及其抗滑结构的稳定性是岩土工程中十分关心的问题,因此,加强边坡及其抗滑桩的地震反应研究,揭示抗滑桩内力变化规律,研究边坡内抗滑桩抗震加固机理具有重要的工程意义。首先在调查汶川地震灾区悬臂抗滑桩加固边坡在强震作用下的变形、破坏特征、形式、规模、抗震加固效果等基础上,以地震灾区典型边坡及其抗滑桩结构为例,根据相似原理,制作成抗滑桩加固边坡模型,在大型振动台上进行一系列振动试验,分别记录了边坡表观迹象变化、边坡内部关键点的加速度响应、抗滑桩桩身应变、桩后土压力以及桩顶位移等方面的试验数据,分析了边坡的地震动力响应、抗滑桩静力和动力稳定性及抗滑桩与土体间的动力相互作用的问题。其次,采用FLAC3D数值模拟软件对边坡原型进行模拟计算。得到以下主要结论:(1)边坡内部随着高度的增加,加速度时程波动幅度增大,地震动响应有放大效应;位置较高的关键点的加速度时程“滞后”于位置较低点,即所谓的“滞后效应”;悬臂抗滑桩对附近土体的加固作用使得地震响应受到抑制。(2)桩身弯矩的变化规律类似于悬臂梁的悬臂部分受分布荷载时的弯矩分布曲线,桩身弯矩呈现两头小中间大的“凸”形分布规律,弯矩最大位置即嵌固端所在位置,嵌固端以上,随着高程增加弯矩减小;动力附加弯矩增大幅度占到静力弯矩的一半以上,表明振动产生的桩身动力附加弯矩不容忽视,进行抗滑桩设计时应着重考虑。(3)动土压力在滑裂面以上随着高程增加而增大,表明边坡滑动造成上部土压力增大;滑裂面以下位置的动土压力很小。(4)小间距布置悬臂抗滑桩可以起到更好的边坡加固效果和更有效的地震响应削弱作用,当桩间距不大于4倍桩宽时,可以保证边坡具有良好的稳定性。
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