基于地震峰值加速度的边坡抗震设防烈度探讨论文_李峰

基于地震峰值加速度的边坡抗震设防烈度探讨论文_李峰

摘 要 边坡结构在地震动传递的过程中由于其结构形式的特殊,即边坡横截面由大到小的特性,导致边坡在传递地震波的过程中往往存在放大效应,峰值加速度是研究地震动最重要的因素之一,其作用力表示结构正处于承受最不利荷载,受多方面因素影响,如是坡角、岩土体类型和含水率等,对边坡结构如果采用统一的抗震设防烈度势必会影响结构的安全稳定性,因此应重点关注边坡结构坡面或坡顶的结构地震安全性。

关键词 边坡;地震;峰值加速度;抗震设防

中图分类号:U213.1+3 文献标识码:A

1边坡结构地震危险性

边坡结构作为一种以特殊形式存在的岩土堆积体,其稳定性常常为人们所关注。边坡结构由于受岩土体自身特性和结构防护形式的影响,往往难以估计其安全系数,我国中西部地区分布着大量的自然或人工边坡,遭受地震的威胁。地震导致边坡破坏的形式多种多样,包含崩塌、滑坡、坍塌和落石等,在我国历次大震中,边坡结构破坏的案例不计其数,因此国内外学者对边坡在地震作用下的安全稳定性分析已经有了较为丰硕的成果[1-5]。

边坡结构在地震动传递的过程中由于其结构形式的特殊,即边坡横截面由大到小的特性,导致边坡在传递地震波的过程中往往存在放大效应,往往是边坡顶部先破坏后出现裂缝,而后裂缝贯通后导致上覆岩土体沿剪切面滑塌,而这个过程是难以监测的,因此边坡结构的震后响应严重危害岩土建筑、交通、水利等工程的安全。

2地震作用下边坡结构峰值加速度

目前,我国《建筑抗震设计规范》中对地震烈度与峰值加速度之间有明确的对应关系,并明确山区边坡应有稳定性评价和防治方案,但没有针对边坡结构的地震峰值加速度响应有相应规律。峰值加速度是研究地震动最重要的因素之一,其作用力表示结构正处于承受最不利荷载,它的出现往往与意味着结构即将或正在发生变形和破坏,并且受多方面因素影响,例如:

(1)坡角。坡角主要影响边坡的结构力学特性,在地震作用下坡角若过大则倾向于发生崩塌破坏,坡角过小则倾向于发生滑坡灾害,此外,由于坡角与边坡结构的截面变化有关,因此还影响峰值加速度的传递。

(2)岩土体类型。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆岩土体类型直接关系着岩土体参数的基本性质,在地震传播过程中由于不同岩土体的颗粒密度和孔隙程度不一,因此地震峰值加速度的传递也受影响。

(3)含水率。岩土体中水分的存在会加深结构的不稳定性,尤其对于软土、黄土地区的特殊土质而言,降雨等情况下导致结构含水率提高后土体性质将会有极大的改变,地震峰值加速度的传递也将剧变。

(4)结构面。由于结构面的存在,其往往成为结构在受荷破坏时的首要发生点,此外由于结构面中的软弱夹层等特殊岩土体存在,峰值加速度的传递将会在结构面交界处发生突变。

(5)护坡措施。由于边坡结构在如暴雨和重载的多因素下都容易破坏,因此不同边坡设置的护坡措施都有差异,但在地震动作用下哪种措施能较为有效的保护边坡尚需针对具体情况具体分析,因此地震峰值加速度的传递也受护坡措施影响。

由于边坡结构地震动响应受上述多方面的影响,因此针对边坡结构峰值加速度的研究还需要进行更为全面的研究。

3边坡结构抗震设防烈度

抗震设防烈度的设计与地震峰值加速度直接相关,但由于边坡结构在地震作用时的加速度放大效应,位于边坡顶部的测点往往与边坡中部或底部的峰值加速度有较大差异,而边坡中部与底部的峰值加速度也有差异,部分边坡坡顶的峰值加速度放大系数甚至可能位于2~3之间,意味着按《建筑抗震设计规范》中规定的峰值加速度对应地震烈度将会提高1~2度。对于我国中西部地区部分位于高山中部或顶部建筑而言,由于地震传递过程中的峰值加速度不断变化,针对边坡结构如果采用统一的抗震设防烈度势必会影响结构的安全稳定性,因此应重点关注边坡结构坡面或坡顶的结构地震安全性。

4结论

边坡结构的震后响应严重危害岩土建筑、交通、水利等工程的安全,其中判断边坡结构遭受最不利荷载的参数是地震峰值加速度,其受多方面因素影响,主要是坡角、岩土体类型、含水率、结构面和护坡措施等,由于峰值加速度放大效应的存在,边坡结构上的工程如果采用统一的抗震设防烈度势必会影响结构的安全稳定性,因此需要对其进行具体问题具体分析。

参考文献

[1]曹俊.基于性能的边坡支护结构抗震设计探讨[J].工程地质学报,2015,23(05):844-849.

[2]白涛,牛同辉,黄世长.路堑边坡地震响应及抗震设防研究[J].四川建筑,2013,33(06):128-130.

[3]曲宏略. 桩板式抗滑挡土墙的振动台试验和抗震机理研究[D].西南交通大学,2013.

[4]张瑞禹.高填方路基边坡或深挖方路堑边坡抗震设防[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2009,28(S2):283-285.

[5]黄培敏. 土工格栅加筋土特性实验与抗震技术研究[D].西南交通大学,2009.

论文作者:李峰

论文发表刊物:《建筑实践》2019年第23期

论文发表时间:2020/4/13

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