• ISSN 0258-2724
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含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究

曹礼聪 周羽哲 马东华 刘飞成 张建经

曹礼聪, 周羽哲, 马东华, 刘飞成, 张建经. 含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(5): 953-961. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170748
引用本文: 曹礼聪, 周羽哲, 马东华, 刘飞成, 张建经. 含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(5): 953-961. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170748
CAO Licong, ZHOU Yuzhe, MA Donghua, LIU Feicheng, ZHANG Jianjing. Large Shaking Table Test on Seismic Response of Site with Tilted Interlayer[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 953-961. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170748
Citation: CAO Licong, ZHOU Yuzhe, MA Donghua, LIU Feicheng, ZHANG Jianjing. Large Shaking Table Test on Seismic Response of Site with Tilted Interlayer[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 953-961. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170748

含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170748
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2017YFC0504901);交通运输部建设科技项目(2013318800020);四川省科技支撑项目(2015SZ0068)
详细信息
    作者简介:

    曹礼聪(1990—),男,博士研究生,研究方向为岩土工程抗震,E-mail:caolicong123@126.com

    通讯作者:

    张建经(1960—),男,教授,博士生导师,研究方向为岩土工程抗震,E-mail:jianzhang1102@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: P64

Large Shaking Table Test on Seismic Response of Site with Tilted Interlayer

  • 摘要: 为了研究含倾斜夹层场地在地震作用下的动力响应及为可能的场地加固提供指导,基于大型振动台模型试验,研究了含倾斜夹层场地在El Centro地震波作用下的加速度、应变及位移响应特征,同时通过频谱分析讨论了夹层对场地稳定性的影响,并用拟静力分析得到场地的启动临界加速度及场地的稳定系数. 试验结果表明:夹层对于加速度峰值存在明显的削弱效果,加载地震波峰值越大,削弱程度越大,同时基岩中加速度放大系数呈现“量级饱和”特征;夹层处应变峰值最大,当加载地震波峰值大于0.33g时,场地平台与斜坡拐角下基覆中存在另一峰值,应变形状呈现“W”形;夹层对20 Hz附近频段的傅里叶幅值有一定的削弱作用,同一土层反应谱卓越周期基本一致,不同土层反应谱差别较大,夹层处(0.31 s)卓越周期大于基岩(0.19 s)与基覆处(0.21 s);拟静力分析显示0.33g时场地的稳定系数为3.16,强风化带启动的临界加速度为1.42g.

     

  • 图 1  试验原型及模型

    Figure 1.  Prototype site and the model

    图 2  模型场地断面

    Figure 2.  Cross-section profile of the model site

    图 3  试验测点布置示意图及应变带

    Figure 3.  Monitoring points layout of the completed model and the strip of strain gauge

    图 4  加载波时程及傅里叶谱

    Figure 4.  Time history of the loaded wave and its Fourier spectrum

    图 5  II截面、III截面加速度放大系数变化规律

    Figure 5.  Variations of the AAC in section II and section III

    图 6  加速度放大系数随加载波峰值变化规律

    Figure 6.  Variations of AAC with the increase of loading seismic wave amplitude

    图 7  土体应变随高程变化规律

    Figure 7.  Variations of the soil strain with altitude

    图 8  傅里叶谱随加载地震波幅值变化规律

    Figure 8.  Fourier spectra for different amplitudes of loading seismic wave

    图 9  I截面傅里叶谱随高度变化规律

    Figure 9.  Fourier spectrum change of section I when altitude changes

    图 10  不同位置夹层傅里叶谱变化规律

    Figure 10.  Fourier spectra of interlayer located at different altitudes

    图 11  不同截面反应谱变化规律

    Figure 11.  Response Spectra of different sections

    图 12  场地分块及受力分析

    Figure 12.  Site partition sketch and force analyses

    表  1  振动台概况

    Table  1.   Details of the shaking table

    参数取值
    自由度 6
    尺寸 6 m × 6 m
    最大负载/kN 600
    最大水平位移/mm ± 150
    最大垂直位移/mm ± 100
    满载最大水平加速度/(×g 1
    满载最大垂直加速度/(×g 0.8
    空载最大水平加速度/(×g 3
    空载最大垂直加速度/(×g 2.6
    频率范围/Hz 0.1~80.0
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    表  2  模型试验物理量相似常数

    Table  2.   Physical quantities and similarity constants of the model

    序号物理量相似关系相似常数备注
    1 几何尺寸L c1 70 控制量
    2 土体密度ρ c2 1 控制量
    3 重力加速度g c3 = 1 1 控制量
    4 泊松比μ c4 = 1 1 导出量
    5 变形模量E c5 = a1 70 导出量
    6 内摩擦角φ c6 = 1 1 导出量
    7 粘聚力c c7 = a1 5 导出量
    8 剪切波速Vs c8 = a10.5 8.37 导出量
    9 持续时间T c9 = a10.5 8.37 导出量
    10 输入加速度a1 c10 = 1 1 导出量
    11 输入振动频率ω c11 = a1–0.5 0.119 导出量
    12 响应线位移s c12 = a1 70 导出量
    13 响应角位移θ c13 = 1 1 导出量
    14 响应应变ε c14 = 1 1 导出量
    15 响应速度V c15 = a10.5 8.37 导出量
    16 响应应力σ c16 = a1 70 导出量
    17 响应加速度a2 c17 = 1 1 导出量
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    表  3  模型和原型土体参数

    Table  3.   Parameters of soil in the model and prototype

    土层类型ρ/(g•cm–3E/Paφ/(°)c/kPaμ
    基覆 模型 2.1 3.5 × 104 41 6.00 0.25
    原型 2.1 2.5 × 106 40 6.00 0.25
    夹层 模型 1.8 3.8 × 103 12 0.75 0.30
    原型 1.8 2.7 × 105 21 65.00 0.30
    基岩 模型 2.5 7.5 × 104 45 12.00 0.20
    原型 2.5 5.5 × 106 45 790.00 0.20
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    表  4  不同加载地震波幅值时边坡位移

    Table  4.   Displacements of slopes under different El Centro seismic wave amplitudes

    加载地震
    波幅值
    坡顶1.30 m坡中1.11 m坡底0.92 m
    峰值永久峰值永久峰值永久
    0.15g0.91– 0.020.800.010.94– 0.03
    0.33g2.14– 0.031.830.012.06– 0.04
    0.50g3.16– 0.012.770.023.28– 0.20
    0.70g5.58– 0.584.73– 0.585.37– 0.51
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-23
  • 修回日期:  2018-03-15
  • 网络出版日期:  2019-02-23
  • 刊出日期:  2019-10-01

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