頻發(fā)微震下堆積體斜坡?lián)p傷累積效應(yīng)及其動力響應(yīng)規(guī)律研究.pdf

1、三峽庫區(qū)自2003年開始蓄水以來，庫區(qū)水位大幅提升，巨大的附水壓力施加于庫盆巖體。按庫區(qū)的水位調(diào)度計劃，庫區(qū)水位每年呈周期性漲落，這極大提高了庫區(qū)發(fā)生誘發(fā)地震的可能性。誘發(fā)地震能量釋放集中，其造成的地表烈度明顯大于同震級的構(gòu)造地震，3級以上的誘發(fā)地震震中烈度可達(dá)Ⅴ度（0.04g）。堆積體斜坡在三峽庫區(qū)分布廣泛，坡體結(jié)構(gòu)松散，容易在地震作用下發(fā)生破壞。目前的研究重點主要放在滑體處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)，很少關(guān)注頻發(fā)微震對堆積體斜坡的長期影響。因此

2、，深入開展庫區(qū)堆積體斜坡在頻發(fā)微震下的損傷累積效應(yīng)及動力響應(yīng)相關(guān)研究則極具基礎(chǔ)性研究意義。
　　本文采用資料總結(jié)、試驗分析、數(shù)值模擬等方法對課題展開研究。通過整理國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，對堆積體斜坡的特征與性狀展開論述；通過在三峽庫區(qū)境內(nèi)某堆積體斜坡采集的樣品開展大型室內(nèi)直剪試驗，研究不同含水率、不同密實程度的堆積土的剪切特性；借助小型振動臺試驗，以不同坡體結(jié)構(gòu)、不同含水率、不同密實程度為重點模擬內(nèi)容，先后展開了針對10個具有不同特征模型

3、的堆積體斜坡動力損傷累積效應(yīng)與動力響應(yīng)規(guī)律的實驗研究；利用顆粒流離散元程序（PFC2D）建立堆積體斜坡的數(shù)值模型，開展了相關(guān)的動力響應(yīng)模擬。主要研究成果如下：
　?、俣逊e土剪切時法向應(yīng)力越大，剪切曲線近彈性段越長，剪切屈服段的剪應(yīng)力與位移增量越大；其余條件相同，剪切曲線為軟化或近彈塑性形狀時，不同干密度試樣破壞后的殘余強度值接近；其余條件相同，含水率越小，剪切曲線近彈性段的切線斜率越大；密實程度對混合料的剪切強度有增大效果，而法向

4、應(yīng)力對這種增大效果呈削弱作用；含水率越大，混合料剪切強度越低；密實程度增大，混合料的粘聚力顯著增大，內(nèi)摩擦角影響不大；含水率越大，混合料的粘聚力與內(nèi)摩擦角越小，并且粘聚力、內(nèi)摩擦角與含水率滿足冪函數(shù)關(guān)系。
　?、谡駝优_試驗中，基于自振頻率的損傷分析發(fā)現(xiàn)：基巖存在與否并不影響損傷累積曲線走勢，但無基巖模型初期震動密實效應(yīng)強于有基巖模型，前者總體損傷累積程度小于后者；含水率越高，模型損傷發(fā)展越迅速；密實程度越高，損傷發(fā)展越緩慢。基于P

5、GA放大系數(shù)的動力響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)：初始階段，含水率越高，PGA放大系數(shù)隨高程的增幅越大；從整個階段來看，隨著震動頻次的增多，PGA放大系數(shù)隨高程的增幅呈線性趨勢，密實程度越高，該趨勢越明顯；不同頻率工況作用下，高頻工況下的PGA放大系數(shù)變化范圍要大于低頻工況，頻率越大，該現(xiàn)象越明顯。高含水率模型破壞呈“局部整體式”，低含水率模型破壞呈“潰散式”；密實程度對模型的破壞模式影響不大。
　?、跴FC數(shù)值模擬結(jié)果表明，基于裂縫擴(kuò)展方式的損傷