閆坤伐, 盧建華，劉曉燕, 周志軍

(1.長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點試驗室,陜西 西安 7100643；2.陜西省審計廳，陜西 西安 710002)

地震作用下高邊坡破壞的振動臺試驗

閆坤伐1, 盧建華2，劉曉燕1, 周志軍1

(1.長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點試驗室,陜西 西安 7100643；2.陜西省審計廳，陜西 西安 710002)

通過振動臺模型試驗，探討含軟弱夾層結(jié)構(gòu)面、不同坡面形態(tài)的高邊坡破壞特征及破壞機理，分析地質(zhì)條件、地震荷載對邊坡破壞變形的影響。試驗結(jié)果表明：含泥化軟弱夾層處易產(chǎn)生崩塌、滑移等失穩(wěn)破壞現(xiàn)象。其中凹坡破壞以坡肩崩塌、變坡線上部整體滑移為主，破壞模式主要為坡頂形成的拉裂縫帶動坡肩滑出坡體的影響；凸坡破壞以變坡線附近崩塌為主，破壞模式主要為變坡線處拉裂縫帶動變坡線分層界面出現(xiàn)剪出崩塌；凹坡較凸坡不穩(wěn)定，振動強度越大邊坡變形破壞越顯著；頻率越接近模型的自振頻率，邊坡破壞越嚴重；持時與地震動輸入的總能量密切相關(guān)。

高邊坡；坡面形態(tài)；振動臺試驗；動力破壞；地震荷載

邊坡在動力荷載作用下的破壞變形主要為累積效應(yīng)和誘發(fā)失穩(wěn)，而邊坡失穩(wěn)破壞類型以滑坡和崩塌為主[1]。對于巖質(zhì)邊坡破壞方式，可從巖體結(jié)構(gòu)類型入手分析，其滑動面和分離面往往是巖體軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面。當層面、斷層等不連續(xù)面傾角小于坡面傾角時，可形成平面型破壞；當存在2個不連續(xù)面與坡面傾向一致時，可形成雙平面型破壞；2個不連續(xù)面的交叉可形成楔體型破壞；坡體內(nèi)若有幾組節(jié)理裂縫，其中一組走向與坡面相同，但小于坡面傾角，另一組反傾走向，可產(chǎn)生階梯型破壞；由反傾走向或順傾陡坡，能形成傾倒型破壞；多組節(jié)理裂縫構(gòu)成滑移面的邊坡、巖石強度較低的巖質(zhì)邊坡易形成圓弧型破壞。巖質(zhì)高邊坡受到自身重力作用，錯綜復(fù)雜的節(jié)理裂縫等構(gòu)成滑動面，使部分不連續(xù)面被切斷，形成復(fù)合型破壞。國內(nèi)外學(xué)者對地震荷載作用下邊坡的變形破壞特征及機理做大量的研究工作[2-4]，并取得一定的成果。周飛等[5]利用振動臺模型和正交試驗研究了斜坡的加速度響應(yīng)特征及影響因素。僅考慮含有軟弱夾層簡單坡的變形破壞。侯紅娟等[6-7]在強震作用下均質(zhì)斜坡大型振動臺試驗研究的基礎(chǔ)上，進行水平層狀結(jié)構(gòu)斜坡地震動力響應(yīng)的振動臺試驗研究。該模型是一個簡化的斜坡模型，沒考慮斜坡形態(tài)、巖性組合等的影響。葉海林等[8-9]采用振動臺模擬試驗，通過輸入較大的地震波使邊坡破壞，并用數(shù)值分析加以驗證試驗結(jié)論的合理性，證明振動臺模型試驗結(jié)果的合理性及數(shù)值分析方法的可靠性。該試驗僅對凹坡進行分析坡型比較單一。林杭等[10-11]采用數(shù)值模擬軟件研究層狀巖質(zhì)邊坡的破壞特征，通過強度折減法分析結(jié)構(gòu)面傾角與穩(wěn)定性的關(guān)系。黃昕等[12]進行了室內(nèi)模型試驗并采用Sama法對層狀塊裂巖體邊坡的變形破壞和穩(wěn)定性開展研究。模型設(shè)計僅考慮不同開挖坡度與層理傾角。范剛等[13]利用振動臺試驗，研究含泥化夾層順層巖質(zhì)邊坡的破壞模式：拉裂-滑移-崩落式。該試驗需進一步考慮不同坡面形態(tài)的高邊坡破壞。本文結(jié)合已有理論和試驗研究成果，開展不同坡面形態(tài)巖質(zhì)高邊坡為研究對象的大型振動臺模型試驗。試驗設(shè)計了含有多層軟弱夾層結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡，在模型箱中并列放置，通過加載不同地震動參數(shù)的工況，研究地震荷載作用下模型邊坡破壞特征。

1 模型試驗

1.1 振動臺參數(shù)

試驗采用西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與抗震教育部重點試驗室2.2 m×2 m單向雙自由度振動臺，最大試件重量為40 kN，最大加速度±27.7 m/s2。最大振幅±100 mm。工作頻率范圍0.01～30 Hz。

1.2 模型試驗相似關(guān)系

本文基于π定理用量綱分析法導(dǎo)出相似判據(jù)。因模型的復(fù)雜性，很難滿足所有參數(shù)相似性，需根據(jù)試驗?zāi)康暮湍Ｐ吞匦赃x擇主控參數(shù)，作為基本量綱進行分析。本試驗以幾何長度，密度和加速度為基本量綱，推導(dǎo)得出振動臺模型試驗相似常數(shù)見表1。

表1 模型試驗相似常數(shù)(帶*號為基本量綱)Table 1 Similarity codfficients of model test

1.3 模型設(shè)計

試驗采用剛性模型箱外部尺寸長寬高為1.94 m×1.3 m×1.1 m。便于觀察振動過程中破壞現(xiàn)象，模型箱兩側(cè)采用有機玻璃，并在模型箱后壁加襯5 cm厚泡沫墊層從而減小模型箱邊界效應(yīng)。中間采用木擋板使2個模型分開，擋板采用防水光滑木質(zhì)材料且擋板與箱體用角鋼和螺栓固定。模型各參數(shù)為：凸、凹坡尺寸1.2 m×0.65 m×1 m；均采用1∶0.5和1∶1 2個坡率；坡頂寬0.4 m；坡體內(nèi)設(shè)4層泥化夾層界面，距箱底分別為0.2，0.5，0.7和0.9 m；坡腳臺階高為0.15 m，為增加模型穩(wěn)定性臺階鋪滿整個模型箱并壓實。試驗分別采用加速度傳感器和位移傳感器，考慮試驗條件及避免破壞模型完整性等因素，本次共布設(shè)18個加速度傳感器和4個位移傳感器。布置詳圖見圖1。

1.4 材料選取

根據(jù)相似原理，設(shè)計選用的材料模型與原型密度相同，通過直剪、三軸試驗確定材料參數(shù)，試驗?zāi)Ｐ偷呐浜媳葹橹鼐邸檬⑸啊檬喾邸盟凑?2∶56∶9∶8的配比制作邊坡模型[14-15]。試驗證明，該配合比能滿足模型與原型之間的相似比例，可較好滿足各項物理力學(xué)參數(shù)指標。表2為泥巖及相似材料的主要物理力學(xué)參數(shù)指標。

1.5 試驗加載方案

本試驗旨在研究地震波振動強度、頻率、類型等對巖質(zhì)邊坡的動力響應(yīng)規(guī)律，因此采用了時間壓縮比為5.48的ELC波和SIN波。具體試驗加載方案見表3。

單位: m(a)凹型;(b)凸型圖1 模型邊坡示意圖Fig.1 Schematicdiagram of model slope

表2 原型和模型的主要物理力學(xué)參數(shù)表Table 2 Physical and mechanical parameter table of Prototype and the model

表3 模型邊坡加載制度Table 3 Load rules of the model slope

2 模型邊坡變形破壞現(xiàn)象

2.1 凸坡變形破壞現(xiàn)象

試驗前期由于各地震動參數(shù)不足以產(chǎn)生邊坡變形，致使觀測到的模型變形破壞無明顯現(xiàn)象。加載到SIN-6時，坡肩上部出現(xiàn)裂縫，從坡體邊緣向坡體內(nèi)部擴展延伸，含軟弱夾層的分層界面處均產(chǎn)生裂縫。邊坡受地震力作用表現(xiàn)出高程效應(yīng)及存在水平軟弱結(jié)構(gòu)面其變形破壞往往從這些薄弱部位開始，ELC-6也證實這一現(xiàn)象，第3個夾層界面產(chǎn)生2條細小裂縫，垂直于夾層界面，并向變坡線處延伸，第2個夾層界面?zhèn)让嫜由斐鲆粭l長度8 cm左右的斜交裂縫。觀測SIN-8得出凸坡變坡線附近、2個泥化分層界面中間部分，受到較強烈的地震荷載后首先出現(xiàn)局部崩塌現(xiàn)象。從一側(cè)有機玻璃觀察發(fā)現(xiàn)，坡體內(nèi)部產(chǎn)生多條垂直于結(jié)構(gòu)面發(fā)育的張拉裂縫，最外側(cè)靠近坡面的一條裂縫彎曲向坡面方向發(fā)展。見圖2。

試驗過程中觀測到的宏觀現(xiàn)象，雖可全面反應(yīng)出邊坡變形破壞過程，但對于坡內(nèi)變形破壞只能通過有機玻璃一側(cè)進行觀測，為更全面了解坡內(nèi)裂縫走向和分布狀況，試驗完成后對已破壞的模型邊坡進行開挖，即先挖除模型的一半，觀察記錄坡體內(nèi)部裂縫的大體走向分布規(guī)律。圖3(a)和3(b)為模型開挖過程中觀測的現(xiàn)象，可看出凸坡變坡線附近的位置有幾條寬裂縫，呈弧形分布，直接貫通至變坡線下部。

圖2 模型邊坡的破壞照片F(xiàn)ig.2 Failure photos of slope model

圖3 邊坡開挖中的現(xiàn)象Fig.3 Phenomenon of slope excavation

2.2 凹坡變形破壞現(xiàn)象

試驗前期模型同樣無明顯現(xiàn)象。加載到SIN-6坡肩左右兩側(cè)均出現(xiàn)裂縫，ELC-6和ELC-7泥化夾層界面產(chǎn)生錯動，且上部巖體在地震荷載作用下有沿泥化界面向臨空面剪出現(xiàn)象，坡腳受上部模型擠壓產(chǎn)生堆積凸起面，最終整個坡體失穩(wěn)破壞。整個模型變形破壞是一個循序漸進的過程，從裂縫產(chǎn)生到裂縫延伸擴展，再到潛在滑移面形成，至最終滑移面錯動出現(xiàn)坡體崩塌。SIN-8可觀測凹坡變形破壞的最終狀態(tài)。見圖2。凹坡崩塌主發(fā)生在含軟弱夾層的分層界面處和地形較突出、陡緩交接的轉(zhuǎn)折變坡線部位。這主要與邊坡輸入地震波的放大效應(yīng)和邊坡的臨空條件有關(guān)系。

同樣對凹坡進行開挖分析，圖3(c)和3(d)為模型開挖過程觀測到的現(xiàn)象：凹坡內(nèi)部裂縫縱橫交錯，但有一條較寬裂縫從坡頂一直延伸至坡肩位置，和軟弱夾層貫通，可見該裂縫為坡肩崩塌的主裂縫。

3 高邊坡變形破壞影響因素分析

影響高邊坡變形破壞的因素很多，除了巖土體結(jié)構(gòu)和巖性組合特征、地形地貌、高程、坡率及坡體含有軟弱夾層等地質(zhì)條件外，還與地震波類型和地震波振動強度、頻率、方向等參數(shù)密切相關(guān)。本試驗主要從邊坡坡面形態(tài)、結(jié)構(gòu)面特征、高程以及地震荷載條件等因素展開分析。

3.1 地質(zhì)條件影響

3.1.1 坡面形態(tài)的影響

以輸入加速度值0.3g的ELC波為例，從圖4可以得出：凸、凹坡對稱測點的PGA放大系數(shù)整體相差不大，但凹坡測點PGA放大系數(shù)要略大于對應(yīng)的凸坡。對比2種坡面形態(tài)有如下特點：兩坡面形態(tài)PGA放大系數(shù)均沿高程整體呈放大趨勢，在變坡線以下(即大致1/2高程處)兩者數(shù)值上相差不大；兩坡型PGA放大系數(shù)均在變坡線附近出現(xiàn)急劇增大趨勢，變坡線下一測點(高程40 cm)增幅尤為劇烈，同時變坡線上又出現(xiàn)局部減小的現(xiàn)象；兩坡型PGA放大系數(shù)均在坡肩處再次出現(xiàn)急劇增大趨勢，數(shù)值上明顯高于其他測點。凹坡各測點PGA放大系數(shù)整體上略大于凸坡，變坡線以上這一特點更為顯著。通過PGA放大系數(shù)沿高程方向構(gòu)成的曲線可得出，凸、凹坡均以折線形式變化，而凹坡PGA放大系數(shù)構(gòu)成的折線更為復(fù)雜；主要是由于在變坡線附近出現(xiàn)坡率變化，這一位置處加速度放大效應(yīng)尤為顯著，使得附近測點PGA放大系數(shù)陡增。凹坡相對于凸坡在坡肩處(高80 cm)PGA放大效應(yīng)更加明顯。

圖4 0.3g EL C波2種坡面形態(tài)下各測點PGA放大系數(shù)Fig.4 0.3g EL C wave in two of slope form each measuring PGA amplification coefficient

結(jié)合邊坡破壞現(xiàn)象知：隨地震波的輸入，凹、凸坡呈現(xiàn)出不同破壞模式。凹坡在變坡線上部出現(xiàn)明顯的崩塌，坡頂出現(xiàn)貫通大裂縫，坡腳出現(xiàn)堆積凸起面。凸坡在變坡線附近有崩塌現(xiàn)象發(fā)生，坡頂和坡體內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，整體穩(wěn)定性明顯強于凹坡。在地震荷載作用下，凹坡較凸坡的加速度動力反應(yīng)更敏感，更不穩(wěn)定。造成穩(wěn)定差異的原因可能是凹坡在坡面斜率突變的地方出現(xiàn)剪應(yīng)變集中區(qū)和地震力的作用下邊坡表面巖土體產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致動荷載傳遞異常。

3.1.2 坡體結(jié)構(gòu)的影響

由試驗工況可知，夾層界面處軟弱夾層把坡體分成多個部分，在夾層界面之間的坡體更易產(chǎn)生錯動滑移，直至整體滑出崩塌。軟弱夾層降低了坡體的整體穩(wěn)定性，是邊坡變形破壞的觸發(fā)點，對誘發(fā)邊坡破壞有很大的影響。設(shè)計的4組泥化分層界面均出現(xiàn)不同程度滑移，變坡線上部較下部錯動滑移更加明顯。這一方面說明高程放大效應(yīng)顯著；另一方面也說明軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面是邊坡的薄弱環(huán)節(jié)，這些區(qū)域受到地震荷載作用，常會誘發(fā)邊坡的整體失穩(wěn)破壞。因此，坡體結(jié)構(gòu)特征控制著邊坡的失穩(wěn)破壞模式，當邊坡沒有控制性結(jié)構(gòu)面時其破壞模式主要受坡角，坡面形態(tài)，邊坡巖性組合的影響；有明顯控制性結(jié)構(gòu)面的邊坡，其變形破壞往往取決于結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與水平地震力作用方向，斜坡坡面產(chǎn)狀的組合情況。

3.2 地震荷載條件影響

3.2.1 地震波類型的影響

在不同加速度條件下,設(shè)計ELC波和SIN波2種地震波，以ELC-1和SIN-1為例，見圖5。分析凸坡坡面測點A4，A6和A12,發(fā)現(xiàn)SIN-1工況各測點PGA放大系數(shù)明顯大于相應(yīng)ELC-1工況，得出不同的地震波作用下加速度放大效應(yīng)不同，原因可能是不同的地震波其頻譜特性差異很大。

圖5 凸坡坡面PGA放大系數(shù)與地震波的關(guān)系Fig.5 Relationship between PGA amplification factor and seismic wave in convex slope

加速度幅值較小時破壞現(xiàn)象不明顯。隨幅值增加，邊坡模型的動力響應(yīng)強烈，產(chǎn)生裂縫和滑移。加速度幅值的持續(xù)加大，裂縫不斷延伸和擴展直至模型破壞。原因：邊坡上地震波振動強度越大，其產(chǎn)生的地震慣性力就越大，對邊坡的破壞性就會越大。在地震動參數(shù)相同的情況下，正弦波對邊坡模型的破壞力明顯要強于ELC波。

3.2.2 頻率的影響

以加速度幅值0.1g不同頻率SIN波的加載方案得到不同高程測點PGA放大系數(shù)：圖6凸坡坡內(nèi)A9和A14測點PGA放大系數(shù)隨地震頻率的增加表現(xiàn)增大趨勢，A3測點先保持平穩(wěn)后急劇增大；坡表A4和A12測點PGA放大系數(shù)持續(xù)緩慢增大，后期增加幅度較大，A6和A10測點PGA放大系數(shù)隨頻率增大表現(xiàn)先急后緩，整體依然表現(xiàn)為增大趨勢。圖7凹坡坡內(nèi)不同高程測點PGA放大系數(shù)隨地震頻率的增加整體上表現(xiàn)增大趨勢；坡表A2和A11測點PGA放大系數(shù)持續(xù)緩慢增大，A5和A8測點PGA放大系數(shù)隨頻率增大表現(xiàn)出折線遞增趨勢，但頻率為10 Hz左右出現(xiàn)小幅減小，之后隨頻率增大又繼續(xù)增加。

結(jié)合試驗現(xiàn)象知，其他地震動參數(shù)相同條件下，在一定范圍內(nèi)頻率越大，模型邊坡響應(yīng)越強烈。當頻率增加到10 Hz時，邊坡動力響應(yīng)有降低趨勢。由此可見，地震波頻率接近模型自振頻率，邊坡模型的破壞更加嚴重，地震動頻率逐漸遠離模型自振頻率時，土體動力響應(yīng)減弱。原因：當?shù)卣鸩l率接近模型自振頻率時，加速度響應(yīng)值增大。

(a)坡內(nèi)；(b)坡表圖6 凸坡PGA放大系數(shù)與頻率的關(guān)系Fig.6 Relationship between PGA amplification coefficient and frequency of convex slope

(a)坡內(nèi)；(b)坡表圖7 凹坡PGA放大系數(shù)與頻率的關(guān)系Fig.7 Relationship between PGA amplification coefficient and frequency of concave slope

3.2.3 持續(xù)時間的影響

其他條件相同的情況下，加速度較小時，持時對模型的影響不明顯。加速度增大一定范圍時，持時越長模型動力響應(yīng)越明顯，邊坡的變形破壞越劇烈，破壞現(xiàn)象越明顯。可見持時與地震動輸入的總能量密切相關(guān)，地震動總能量導(dǎo)致坡體變形破壞十分關(guān)鍵。原因：地震動對坡體的破壞逐漸累加作用，當?shù)卣饎映謺r增加，坡體輸入的地震動總能量也在增加，進而導(dǎo)致坡體損傷不斷累積，持續(xù)作用下邊坡變形越嚴重，產(chǎn)生的位移量繼續(xù)累積，最終導(dǎo)致坡體失穩(wěn)破壞。

3.2.4 振動強度的影響

試驗設(shè)計了不同加速度幅值2種地震波的輸入方案，ELC波加速度幅值為0.1，0.2，0.3，0.4，0.6和0.8g等6個等級，SIN波加速度幅值為0.1g和0.3g。

圖8和圖9可知在小幅值(0.1～0.3g左右)PGA放大系數(shù)呈增大趨勢，個別測點有小幅波動；幅值在0.4～0.6g間基本保持穩(wěn)定，幅值超過0.6g后又出現(xiàn)遞減趨勢。分析：凸坡坡內(nèi)A3測點在幅值0.1～0.3gPGA放大系數(shù)小幅增加，隨后急劇減小，且幅度較大； A9和A14測點基本保持先增加再穩(wěn)定后減小趨勢。坡表測點PGA放大系數(shù)整體呈現(xiàn)前期小幅波動并保持增大，后期逐漸減小趨勢。凹坡坡內(nèi)測點PGA放大系數(shù)在幅值0.1～0.3g逐漸增大，A13測點增幅最大，后期各測點PGA放大系數(shù)均逐漸減小，A1測點減小趨勢最為顯著，減小幅度也較大；坡表各測點同樣呈現(xiàn)出上述特點，即0.1～0.3g左右PGA放大系數(shù)逐漸增大，之后保持穩(wěn)定，最后減小。

圖8 凸坡PGA放大系數(shù)與加速度的關(guān)系Fig.8 Relationship between PGA amplification factor and acceleration of convex slope

圖9 凹坡PGA放大系數(shù)與加速度的關(guān)系Fig.9 Relationship between PGA amplification factor and acceleration of concave slope

分析得出:隨地震動幅值增大，測點PGA放大系數(shù)大致呈現(xiàn)先增大再穩(wěn)定后減小的趨勢。原因可能為臺面輸入的加速度幅值越大，動應(yīng)力水平就會越高，從而剪切模量就會越低，阻尼比增大，邊坡土體的隔震減震作用就會越強。董金玉在地震作用下順層巖質(zhì)邊坡動力響應(yīng)和破壞模式大型振動臺試驗研究中得出相同的結(jié)論。

4 高邊坡變形破壞機理分析

對比分析知：兩模型均在坡頂、分層界面及變坡線位置變形破壞顯著，地震荷載作用下破壞過程可分為坡頂拉裂縫產(chǎn)生，泥化夾層界面發(fā)生水平錯動，變坡線處有拉裂縫產(chǎn)生；裂縫及錯動進一步擴展延伸，模型上部產(chǎn)生水平滑移；坡頂拉裂縫貫通并在裂縫處向前滑移，變坡線處兩分層界面出現(xiàn)剪出崩塌現(xiàn)象，模型完全失穩(wěn)破壞。由于試驗條件等因素限制，為更好描述邊坡變形破壞的現(xiàn)象，用圖10～11凹、凸坡滑移破壞側(cè)視簡圖進行分析。圖10中虛線為凹坡最終形成的滑移面，各泥化夾層界面及變坡線均為凹坡的薄弱面，最終在這些位置發(fā)生破壞。邊坡整體發(fā)生沉降，變坡線以上的坡肩部分發(fā)生崩塌。圖11虛線部分邊坡變形破壞最為顯著，且在變坡線附近發(fā)生小范圍的崩塌，坡體沿水平軟弱夾層發(fā)生錯動滑移，邊坡最終崩塌徹底破壞。

圖10 凹坡滑移破壞側(cè)視簡圖Fig.10 Concave side of the slope sliding failure

圖11 凸坡滑移破壞側(cè)視簡圖Fig.11 Convex side of slope sliding failure

圖12為凹、凸坡在地震荷載作用下，邊坡變形破壞的過程簡圖。邊坡破壞過程為：凹坡坡頂拉裂縫產(chǎn)生，裂縫進一步延伸擴展，裂縫貫通形成滑移

面，坡肩滑出坡體失穩(wěn)破壞；凸坡變坡線處有拉裂縫產(chǎn)生，裂縫及錯動進一步擴展延伸，變坡線處兩分層界面之間出現(xiàn)剪出崩塌；模型完全失穩(wěn)破壞。

圖12 2種坡面形態(tài)邊坡變形破壞過程Fig.12 Deformation and failure process of two kinds of slopes

5 結(jié)論

1)凹坡變形破壞以坡肩崩塌、變坡線上部整體滑移為主；凸坡以變坡線附近崩塌為主；凹坡較凸坡不穩(wěn)定。坡體結(jié)構(gòu)對邊坡的變形破壞很重要，軟弱夾層為坡體的薄弱部位，降低了邊坡坡體的整體穩(wěn)定性。

2)地震荷載對邊坡的變形破壞起決定性的影響：振動強度越大邊坡變形破壞越顯著；頻率的影響和自振頻率有關(guān)，越接近模型自振頻率，邊坡破壞越嚴重；持時與地震動輸入的總能量密切相關(guān)，地震動能量的不斷累積導(dǎo)致邊坡?lián)p傷不斷累積，這是致使坡體失穩(wěn)破壞的重要因素。

3)地震荷載作用下邊坡變形破壞是不斷發(fā)展的過程，試驗?zāi)Ｐ途谄录?、泥化夾層界面及變坡線附近破壞顯著，其破壞過程為：凹坡坡頂拉裂縫產(chǎn)生，裂縫進一步延伸擴展，裂縫貫通形成滑移面，坡肩滑出坡體發(fā)生失穩(wěn)破壞；凸坡變坡線處拉裂縫產(chǎn)生，裂縫及錯動進一步擴展延伸，變坡線處兩分層界面出現(xiàn)剪出崩塌,模型發(fā)生失穩(wěn)破壞。

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Shaking table test for high slope destruction under earthquake action

YAN Kunfa1，LU Jianhua2，LIU Xiaoyan1，ZHOU Zhijun1

(1. Key Lab of Highway Engineering in Special Region of the Ministry of Education,Chang’an University, Xi’an 710064,China;2. Shaanxi Provincial Auditoffice, Xi’an 710002,China)

Based on the shaking table model test, this paper discusses characteristic and failure mechanism of high slope of structures with weak interlayer surface and different slope forms. The influence of geological conditions and seismic loads on the failure deformation of the slop is also investigated. The experimental results show that the location of mud soft interlayer is easy to occur slip failure. The damage of convex slope mainly includes the collapse of slope shoulder and the integral slippage of the block above the variable slope line. Corresponding failure mechanism mainly is the top of the slope shoulder slipping off slope body. While the damage of convex slope mainly includes the collapse along the variable slope line and relative failure mechanism mainly is the variable slope line on tensile fissure driving the interface model of variable line cut-off collapse. The stability of convex slope is better than concave slope. The greater intensity of vibration results in more significant slope failure. The slope failure is more severe when the frequency is more close to that of the slope model. The duration is closely related with total energy of earthquake input.

high slope; slope shape ；shaking table test；dynamic failure；seismic load

2016-03-03

交通部科技資助項目(2008353361420)

周志軍(1975-)，男，江蘇泰州人，教授，博士，從事杭基礎(chǔ)、特殊土路基及地基處理、邊坡穩(wěn)定性評價與防護設(shè)計研究；E-mail：zhoujun9586@163.com

TU393.3

A

1672-7029(2016)12-2396-09