【摘要】：以四川北部龍門山斷裂帶附近山區(qū)內某核廢料處置場為參考原型,概化出含軟弱夾層的斜坡場地模型,設計完成該特殊場地在50倍重力加速度條件下的離心振動臺模型試驗,監(jiān)測場地在不同輸入地震工況下的加速度響應,重點通過加速度放大效應和地震波波動機制探討軟弱夾層和斜坡效應對斜坡場地動力響應的影響,此外,結合傳統(tǒng)傅里葉譜和Hilbert邊際譜方法,從頻域角度展示場地的頻譜變化特性。試驗結果表明:軟弱夾層的加速度放大效應與輸入地震動峰值有關,當輸入地震動峰值較小時,夾層內響應加速度峰值被削弱,當輸入峰值較大時,則被增強;斜坡效應對該場地中軟弱夾層內的動力響應存在影響,導致斜坡下的軟弱夾層內加速度放大效應增強;隨著輸入地震動峰值增大,軟弱夾層中響應加速度的頻率成分發(fā)生了變化,高頻成分減少而低頻成分增加。
【圖文】：

試驗各物理量相似常數Table3Similarityconstantsofthemodeltest物理量相似常數(原型/模型)長度LCL=50重力加速度gCg=150密度C=1應力C=CLCgC=1彈性模量ECE=CLCgC=1剪切模量GCG=CLCgC=1黏聚力cCc=CLCgC=1內摩擦角C=1力FCF=CL3CgC=502剪切波速vsCvs=LgCC=1阻尼比λC=1應變C=1加速度aCa=Cg=150時間tCt=50LgCC頻率fCf=150gLCC圖1離心振動臺設備Fig.1Centrifugalshakingtable2.3試驗模型制作本試驗以我國西部山區(qū)內某中低放核廢料處置場為參考原型，該處置場位于廣元市鳳凰山山腰，處于龍門山斷裂帶影響區(qū)域內，經現場鉆井勘察發(fā)現，該場地平臺下存在一條傾斜的強風化帶，且整個場地內地下水豐富、水文條件復雜，風化帶內巖體破碎，含水豐富，強度較低。此外，由于離心振動臺模型具有嚴格的尺寸要求，模型箱尺寸較小，因此無法完全滿足原型中復雜的地質條件及幾何尺寸，對此，綜合試驗目的和離心機設備承重能力以及模型箱尺寸等因素，參考原型尺寸及地層信息，確定模型試驗幾何相似比為50∶1，簡化原場地中地層結構及邊界形狀，僅突出土性差異較大的3個關鍵地層，以直線代替曲線，其中軟弱夾層被設置于上覆土體與基巖之間。模型右邊界高度45cm，左邊界高35cm，坡頂長38cm，坡高10cm，坡率為10∶33；軟弱夾層厚5cm，左右兩端分別距模型下邊界17和29cm，斜率為12∶71。本試驗模型的材料制作分為基巖、軟弱夾層和上覆土三部分，3種土體的模型材料需要重新制作，基巖和上覆土基于原場地土體進行配制，軟弱夾層采用其他材料進行代替。

2690巖石力學與工程學報2017年表4模型和原型土體參數Table4Parametersofthesoilinthemodeltestandprototype土層類型密度/(kg·m－3)黏聚力c/kPa內摩擦角/(°)含水率w/%模型208044.529.912.0上覆土原型200040.025.012.0模型18206.219.426.5軟弱夾層原型18006.019.0 模型223061.135.814.0基巖原型230065.040.014.0圖2含軟弱夾層邊坡離心機模型Fig.2Centrifugalmodeloftheslopesite試驗采用剛性模型箱，內部尺寸為0.77m(長)×0.4m(寬)×0.5m(高)。剛性模型箱存在明顯的邊界效應，特別是模型中地震波在振動方向垂直的兩側壁處形成的反射波影響模型內部土體的動力響應，參考已有離心振動臺試驗經驗[38]，在垂直于振動方向的兩側壁上放置30mm厚的防爆油泥板，作為模型吸收邊界，，具有一定剛度同時又有較大阻尼；此外，在平行于振動方向的兩側壁涂抹凡士林來減小模型土體與模型邊壁的摩擦。2.4傳感器布置本試驗主要布置了加速度傳感器、激光位移計以及用于監(jiān)測宏觀變形的照相機和攝像系統(tǒng)，模型箱內結構即傳感器布置圖如圖3所示。圖3模型地層結構及測試元器件布置圖(單位：cm)Fig.3Sketchofmodellayersandinstrumentationsarrangement(unit：cm)本試驗共布置8個加速度計和2個激光位移計，與數據采集系統(tǒng)連接，實時記錄不同工況下邊坡不同位置處的加速度時程以及坡頂平臺的豎向位移時程。其中，A0加速度計固定在振動臺臺面上，協調并記錄每個工況下輸入的地震波，其余7個均布置在邊坡模型縱向的中間橫斷面上，基巖中布置了1個：位于軟弱夾層下10cm處；邊坡平臺中部、坡頂、坡面中部位置處各布置一個傳感器，分別為A1，A2和A3；軟弱夾層中布置了3個，編號為A4，A5和A6，分別位于A1，A2和A3?
【作者單位】： 西南交通大學土木工程學院;西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室;海南大學土木建筑工程學院;
【基金】：國家自然科學基金重點項目(41530639) 交通運輸部建設科技項目(2013318800020) 西南交通大學優(yōu)秀博士學位論文培育項目~~
【分類號】：P315.9

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本文編號：2532393