地震作用下多锚点桩加固土质边坡的抗震优化对比振动台试验研究

作者：牌立芳; 吴红刚^*; 马惠民

来源：岩石力学与工程学报, 2021, 40(04): 751-765.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0634

• 边坡工程
• 振动台试验
• 土–桩系统
• 地震反应
• 加速度响应
• 动土压力响应
• 损伤评价

为了研究地震作用下多锚点桩加固边坡的加速度和动土压力响应的分布特征和空间变化规律,探讨多锚点桩优化抗震性能,利用大型振动台试验,通过多锚点桩边坡模型稳定性、加速度和动土压力时域特性初步分析得到沿桩身高程不同位置的区域性空间分布特征;基于上述分析运用傅里叶变化和统计学概率散点矩阵运算获得定量化表征多锚点桩加固边坡损伤水平的相关性;进而利用SPECTR计算取得多锚点桩边坡模型优化与否地震动变形破坏位移值Sd的区域性差异。结果表明:(1)在不同地震强度作用下,边坡模型表现出区域性损伤破坏的空间耦合变形连续效应,加速度和动土压力幅值空间分布表现出桩身结构物未优化侧幅值反响突出的特点。(2)加速度沿高程存在加速度滞后的差异主要是主震后的传播阶段造成的,桩身在同一震区发生前的各组地震动土压力和加速度响应之间的相关度极弱,前震的地震动特性亦并非各级地震动序列的简单重复叠加。(3)用聚苯乙烯泡沫(EPS板)作为减震层、消能弹簧作为改善锚头自协调装置优化的多锚点桩对地震作用下坡体变形起到缓冲和消能的作用,其优化效果与减震层的位置相关。(4)在低强和中强度地震作用下,锚头消能弹簧装置的可伸缩变形改善了多锚点桩身沿高程的变形协调性,可改善桩身的地震波传播特性。(5)高强度地震作用下,桩身滑面处对地震的敏感性强,EPS发生塑性变形,增大了优化侧相对位移值,易造成多锚点桩在滑面位置发生"鼓胀"破坏或者剪切破坏,容易成为多锚点桩的抗震薄弱环节。这些结果有助于为多锚点桩的优化抗震设计提供理论依据。

• 单位
  中国铁道科学研究院; 中铁科学研究院有限公司; 中铁西北科学研究院有限公司