• 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

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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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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0.33 g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0.33 g时场地的稳定系数为3.16,强风化带启动的临界加速度为1.42 g.

    • 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 5II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 9I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–3 E/Pa φ/(°) c/kPa μ
      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
      0.15g 0.91 – 0.02 0.80 0.01 0.94 – 0.03
      0.33g 2.14 – 0.03 1.83 0.01 2.06 – 0.04
      0.50g 3.16 – 0.01 2.77 0.02 3.28 – 0.20
      0.70g 5.58 – 0.58 4.73 – 0.58 5.37 – 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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