含建筑樁基的順層巖質(zhì)邊坡樁錨支護(hù)體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究

吳曙光 毛振南 潘林 薛尚鈴 徐革

DOI：?10.11835/j.issn.2096-6717.2022.049

收稿日期：2021?10?29

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFC1505501）；重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)科研項(xiàng)目（2020-22）

作者簡(jiǎn)介：吳曙光（1975-?），男，博士，副教授，主要從事巖土工程研究，E-mail：wushuguang@cqu.edu.cn。

Received： 2021?10?29

Foundation items： National Key R & D Program of China （No. 2018YFC1505501）; Scientific Research Project of Chongqing Municipal Commission of Housing and Urban-rural Development （No. 2020-22）

Author brief： WU Shuguang （1975-?）， PhD， associate professor， main research interest： geotechnical engineering， E-mail： wushuguang@cqu.edu.cn.

摘要：基于Bockingham π定理，對(duì)具有建筑樁基的順層巖質(zhì)邊坡樁錨支護(hù)體系開(kāi)展振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，通過(guò)分析預(yù)應(yīng)力錨索、建筑樁基的應(yīng)變以及邊坡坡頂加速度，研究支護(hù)體系的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)變?cè)诘卣鸩铀俣冗_(dá)到峰值時(shí)達(dá)到最大值，且上排錨索受力大于下排錨索，隨著地震幅值的增大，最上排錨索錨固段率先發(fā)生滑移破壞失去錨固作用；建筑樁基應(yīng)變最大值點(diǎn)位于滑動(dòng)面以下一定深度，且遠(yuǎn)離邊坡坡面的建筑樁基受力大于鄰近邊坡坡面的建筑樁基；坡頂各點(diǎn)峰值加速度隨地震波幅值增大整體表現(xiàn)為線性增大，但在Wenchuan-Wolong波（0.55g）和Sin波（0.4g）工況時(shí)，各點(diǎn)峰值加速度相對(duì)有所下降，隨著地震波幅值增大，各點(diǎn)峰值加速度放大系數(shù)在汶川波和正弦波作用下并非單調(diào)變化，而是表現(xiàn)為先減小后增大波動(dòng)變化特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑樁基；順層巖質(zhì)邊坡；樁錨擋墻；振動(dòng)臺(tái)；模型試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU473.1 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ????文章編號(hào)：2096-6717（2024）02-0011-12

Shaking table model test study of pile-anchor support system for bedding rock slope with building pile foundation

WU Shuguang¹，?MAO Zhennan¹，?PAN Lin²，?XUE Shangling³，?XU Ge³

（1. School of Civil Engineering; National Joint Engineering Research Center of Geohazards Prevention in the Reservoir Areas， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China；?2. Development Planning and Quality Assurance Department， Chongqing Electric Power College， Chongqing 400053， P. R. China；?3.CISDI Engineering Co.， Ltd.， Chongqing 400013， P. R. China）

Abstract： Based on Bockingham π?theorem， a shaking table model test is carried out for the bedding rock slope with building pile foundation. Strain value of building pile foundation and the acceleration of the slope top， the seismic dynamic response of the system is studied base on the presstressed anchor cable. The results indicate that the strain of the anchor cable changes with the seismic wave， and the strain of the anchor cable reaches the maximum when the seismic wave reaches the peak， indicating that the upper cable force is larger than the lower. When the seismic amplitude increases， the upper anchor cable slips， and the anchoring effect decreases. The maximum strain of building pile foundation is located at a certain depth below the sliding surface， and the stress of building pile foundation far away from the slope is greater than that near the slope. The peak accelerations of slope top increase linearly with the seismic amplitude， but under the condition of Wenchuan-Wolong wave （0.55g） amplitude and Sin wave （0.4g） amplitude， there is a decreasing tendency among the peak acceleration at each point. With increase of seismic amplitude， the peak acceleration amplification coefficient of each point under Wenchuan and Sin earthquake does not change monotonously， but decreases first， and then increases.

Keywords： building pile foundation；?bedding rock slope；?pile-anchor retaining wall；?shaking table；?model test

順層巖質(zhì)邊坡廣泛存在于自然界和實(shí)際工程中^[1]，穩(wěn)定性通常較差，邊坡失穩(wěn)時(shí)常沿著軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑動(dòng)^[2]，在地震作用下，邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，嚴(yán)重危害坡后建筑安全。預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻對(duì)邊坡的穩(wěn)定性和變形具有較好的控制效果，文獻(xiàn)[3-5]指出預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻在地震工況下表現(xiàn)出了優(yōu)于其他支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

目前，大多數(shù)研究將邊坡和支擋結(jié)構(gòu)分開(kāi)進(jìn)行研究。順層巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)的研究集中在邊坡穩(wěn)定性分析和破壞機(jī)理上，文獻(xiàn)[6-9]采用不同的計(jì)算方法對(duì)地震作用下邊坡的安全系數(shù)進(jìn)行研究，文獻(xiàn)[10-13]對(duì)邊坡在地震作用下的破壞機(jī)理進(jìn)行研究。在預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻方面的研究，文獻(xiàn)[14-17]通過(guò)試驗(yàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻的受力機(jī)理進(jìn)行分析，文獻(xiàn)[18-23]對(duì)地震作用下預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻的設(shè)計(jì)方法和受力機(jī)理進(jìn)行研究。

綜上所述，目前關(guān)于順層巖質(zhì)邊坡和預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻地震動(dòng)力響應(yīng)的綜合研究較少，該研究有利于促進(jìn)對(duì)坡地建筑及其場(chǎng)地的地震響應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)建筑基礎(chǔ)和邊坡支護(hù)提出更合理的抗震設(shè)計(jì)措施。鑒于此，筆者開(kāi)展預(yù)應(yīng)力樁錨擋墻模型試驗(yàn)，模型坡后為含建筑樁基的順層巖質(zhì)邊坡，從預(yù)應(yīng)力錨索、建筑樁基、邊坡的地震動(dòng)力響應(yīng)對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)

1.1 模型相似比設(shè)計(jì)

基于Bockingham π定理，采用量綱分析法，求解模型試驗(yàn)的相似常數(shù)。模型試驗(yàn)主要物理量見(jiàn)表1，選取幾何尺寸L、密度ρ、彈性模量E作為基礎(chǔ)物理量，各個(gè)物理量的冪因式為

由于試驗(yàn)的重力加速度不能改變，故應(yīng)滿足，采取人工質(zhì)量模型。試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)參考重慶云陽(yáng)某醫(yī)院基坑邊坡工程，其基坑邊坡高約12.30 m，結(jié)合現(xiàn)有模型箱尺寸初步設(shè)定模型的尺寸相似比，其余相似常數(shù)根據(jù)定理計(jì)算得到，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涑叽鐬?50 mm×600 mm×500 mm，模型示意圖如圖1所示，通常在工程設(shè)計(jì)中考慮滑體沿過(guò)坡腳的軟弱結(jié)構(gòu)面破壞，同時(shí)希望重點(diǎn)研究滑體沿過(guò)坡腳這一結(jié)軟弱構(gòu)面破壞時(shí)整個(gè)體系的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)，故在模型制作上做了簡(jiǎn)化處理，只制作了過(guò)坡腳的這一層軟弱夾層。模型中錨索錨固段長(zhǎng)220 mm，直徑20 mm，入射角為15°。在試驗(yàn)前對(duì)模型箱側(cè)壁采用甘油適當(dāng)潤(rùn)滑以減小邊界效應(yīng)的不利影響，在模型箱前后貼上10 mm厚的泡沫板用以吸波。

1.2 試驗(yàn)材料及模型制作

參考唐曉松^[24]等的研究，試驗(yàn)巖體的配合比為普通砂：石膏粉：滑石粉：水泥：水=0.64：0.1：0.05：0.02：0.19，軟弱結(jié)構(gòu)面的配合比為普通砂：石膏粉：滑石粉：水=0.73：0.02：0.05：0.2，普通砂主要成分為石英，目數(shù)40目。試驗(yàn)前測(cè)定相似材料的抗剪強(qiáng)度，相似材料物理參數(shù)見(jiàn)表2。試驗(yàn)預(yù)應(yīng)力錨索采用4 mm的鋁絲，鋁絲的彈性模量約為15 GPa，圖2為測(cè)得的鋁絲應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

采用石膏制作建筑樁基，其配比為石膏：水=1：0.5。采用砂、水泥等通過(guò)現(xiàn)澆的方式制作樁板擋墻，其配比為砂：水泥：水：早強(qiáng)劑=1：1：0.4：0.025。建筑樁基與樁板擋墻內(nèi)部均采用配有4 mm鐵絲。樁板擋墻模板和建筑樁基模板如圖3所示。制作完成的樁板擋墻和建筑樁基模型如圖4、圖5所示。

錨索錨固段采用水泥砂漿利用PVC管作為模具澆筑而成，錨固段配比為砂：水泥：水=1：1：0.6，直徑2 cm。

制作試驗(yàn)?zāi)Ｊ綍r(shí)按圖1對(duì)樁板擋墻、建筑樁基進(jìn)行定位，采用配制好的相似材料對(duì)其位置進(jìn)行固定，每填筑5 cm厚材料便采用木槌夯實(shí)處理，當(dāng)材料填筑至錨索錨固段末端時(shí)，開(kāi)始安裝預(yù)應(yīng)力錨索，沿各錨索錨固段與自由段交接處形成軟弱結(jié)構(gòu)面的坡面后，開(kāi)始鋪設(shè)軟弱結(jié)構(gòu)面材料，厚度約10 mm，完成后繼續(xù)按上述步驟填筑巖體相似材料，填筑時(shí)注意避免壓彎錨索，完成后將錨索自由段與錨頭固定。圖6為試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鬟^(guò)程的記錄，制作完成的模型見(jiàn)圖7、圖8。

1.3 預(yù)應(yīng)力施加方案和地震波選擇

設(shè)計(jì)如圖9所示的錨頭來(lái)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加，圖10為實(shí)物圖。錨索穿過(guò)抗滑樁上預(yù)留孔與錨頭上的螺桿通過(guò)細(xì)鐵絲連接，旋轉(zhuǎn)螺母來(lái)施加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)錨索自由段的應(yīng)變換算預(yù)應(yīng)力的大小。

試驗(yàn)?zāi)M的原型工程位于重慶，選用中國(guó)西南地區(qū)典型的天然地震波Wenchuan-Wolong波進(jìn)行試驗(yàn)，考慮到波形不同可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響，同時(shí)選用Sin波進(jìn)行試驗(yàn)形成對(duì)照，最終試驗(yàn)采用0.05g～0.8gWenchuan-Wolong波和0.3g～0.7g的Sin波，根據(jù)表1中對(duì)地震波持時(shí)進(jìn)行壓縮。地震波施加方向?yàn)閳D1的水平方向，即垂直于邊坡走向的方向，地震波施加方案如表4所示，圖12給出了試驗(yàn)采用0.8g的Wenchuan-Wolong波和0.7g的Sin波的加速度時(shí)程曲線。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及分析

2.1 模型試驗(yàn)宏觀現(xiàn)象

在Wenchuan-Wolong波作用下，模型僅輕微晃動(dòng)，未出現(xiàn)明顯變形和裂縫；在Sin波作用下，模型隨地震波幅值的增加晃動(dòng)幅度急劇增大。輸入Sin波（0.6g）后，滑體有向下滑動(dòng)趨勢(shì)，坡體后緣縫隙明顯增大，如圖13所示；隨后輸入Sin波（0.7g）后，滑體與建筑樁基脫離向下滑動(dòng)，滑體頂部出現(xiàn)張拉裂縫，如圖14所示。

結(jié)束試驗(yàn)后清理上部滑體，發(fā)現(xiàn)錨索自由段兩端均出現(xiàn)一定程度向下的彎曲，這是滑體相對(duì)樁板擋墻的擋板和基巖向下滑動(dòng)導(dǎo)致的，表明地震作用下滑體與樁板擋墻變形不協(xié)調(diào)。進(jìn)一步清理發(fā)現(xiàn)，錨索錨固段相對(duì)基巖滑出，失去錨固作用；遠(yuǎn)離擋墻的建筑樁基在結(jié)構(gòu)面下約53 mm處被折斷。錨索的變形破壞圖見(jiàn)圖15和圖16。建筑樁基折斷破壞圖見(jiàn)圖17。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)

模型僅在試驗(yàn)開(kāi)始前通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺母來(lái)施加預(yù)應(yīng)力，因此除了實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的第1個(gè)工況，每個(gè)工況測(cè)出的錨索應(yīng)變是前面工況錨索應(yīng)變的疊加，為了更準(zhǔn)確地分析每次地震波輸入對(duì)模型產(chǎn)生的影響，將每個(gè)工況應(yīng)變片測(cè)量數(shù)值減去該工況地震波輸入前讀數(shù)，以應(yīng)變?cè)隽縼?lái)分析預(yù)應(yīng)力錨索動(dòng)力響應(yīng)。按圖18對(duì)各應(yīng)變片進(jìn)行了編號(hào)，其中1號(hào)、7號(hào)、11號(hào)和15號(hào)應(yīng)變片在實(shí)驗(yàn)中損壞。

在各Wenchuan-Wolong波工況下，預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)變?cè)隽繋缀踉?附近波動(dòng)，其動(dòng)力響應(yīng)及規(guī)律不明顯。因此，只對(duì)模型剛開(kāi)始輸入Sin波的0.3g工況，模型破壞前的Sin波（0.6g）工況和模型破壞時(shí)的Sin波（0.7g）工況進(jìn)行分析。

Sin波（0.3g）作用下各錨索自由段的應(yīng)變時(shí)程曲線見(jiàn)圖19。試驗(yàn)用錨索是預(yù)制的，由于模型尺寸較小不便于套管定位，且套管的存在不利于相似材料的堆筑，故錨索自由段未設(shè)套管，盡管模型制作時(shí)已采用甘油對(duì)錨索進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑，自由段錨索與巖體之間依舊存在摩擦，導(dǎo)致同一道錨索自由段各點(diǎn)受力不一致，靠近結(jié)構(gòu)面處測(cè)點(diǎn)應(yīng)變峰值更大，可以通過(guò)比較每道錨索自由段最大的峰值應(yīng)變來(lái)分析預(yù)應(yīng)力錨索自由段的受力特點(diǎn)。3道錨索的應(yīng)變峰值大小表現(xiàn)為上錨索>中錨索>下錨索，表明在Sin波作用下，預(yù)應(yīng)力錨索受力特點(diǎn)為上大下小。每道錨索自由段3個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)中應(yīng)變峰值最大點(diǎn)均為接近結(jié)構(gòu)面處的點(diǎn)，而在Sin波輸入結(jié)束后，該點(diǎn)應(yīng)變?yōu)樨?fù)值，其原因是滑體的潛在滑動(dòng)趨勢(shì)造成了錨索在Sin波輸入初期接近結(jié)構(gòu)面處的受力較大，同時(shí)在Sin波作用下滑體做循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)錨索有回壓作用，產(chǎn)生了一定的壓應(yīng)變。而接近樁板擋墻位置錨索應(yīng)變峰值最小，這是由Sin波作用下樁板擋墻的反壓以及錨索應(yīng)力松弛共同造成的。

Sin波（0.6g）作用下各錨索自由段的應(yīng)變時(shí)程曲線見(jiàn)圖20。Sin波輸入初期，每道錨索自由段的3個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)中，依舊是靠近結(jié)構(gòu)面的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變峰值最大，靠近樁板擋墻的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變峰值最小。隨著Sin波持續(xù)輸入，下錨索4號(hào)、6號(hào)點(diǎn)應(yīng)變持續(xù)增大，地震波輸入結(jié)束后有較大的殘余應(yīng)變，5號(hào)點(diǎn)可能由于錨索與土體的摩擦，在整個(gè)地震波輸入過(guò)程中應(yīng)變變化幅值較小。中錨索12號(hào)點(diǎn)最終產(chǎn)生了較大的壓應(yīng)變，其原因是該點(diǎn)接近樁板擋墻，在Sin波作用下，樁板擋墻的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該點(diǎn)受壓。上錨索16號(hào)、17號(hào)點(diǎn)應(yīng)變峰值較中、下錨索同位置測(cè)點(diǎn)都偏小，且這兩點(diǎn)應(yīng)變隨地震波輸入的變化幅度均不及中、下錨索，在地震作用下，邊坡坡面的高程放大效應(yīng)導(dǎo)致滑體和樁板擋墻上部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)幅度更大，使得上錨索錨固體與基巖之間有一定的相對(duì)滑動(dòng)，錨固作用有所減弱，最終導(dǎo)致上述現(xiàn)象。

Sin波（0.7g）作用下各錨索自由段的應(yīng)變時(shí)程曲線見(jiàn)圖21。中、下錨索自由段在靠近結(jié)構(gòu)面處應(yīng)變大于上錨索，且下錨索4號(hào)點(diǎn)應(yīng)變隨Sin波的輸入有增大的趨勢(shì)。分析認(rèn)為在Sin波（0.7g）作用下，上錨索錨固體與基巖直接產(chǎn)生了較大的相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致上錨索錨固作用大幅減弱，錨索受力由上、中錨索主要受力轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、下錨索提供抵抗地震荷載的錨固力。3道錨索靠近樁板擋墻的3個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，上錨索最大，中錨索次之，下錨索最小。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是滑體在地震作用下相對(duì)擋墻下沉，同時(shí)滑體模型上部密實(shí)度不及下部，導(dǎo)致滑體上部下沉更多，最終應(yīng)變關(guān)系變現(xiàn)為上錨索>中錨索>下錨索。

根據(jù)上述3個(gè)工況下錨索自由段的應(yīng)變時(shí)程曲線分析可得，含有建筑樁基的順層巖質(zhì)邊坡預(yù)應(yīng)力樁錨支護(hù)體系，隨著輸入的地震波峰值加速度的增大，受力最大的上錨索錨固段與基巖之間開(kāi)始產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致其錨固作用減弱，錨索體系受力由中、上錨索轉(zhuǎn)移至中、下錨索主要受力。在靜力作用下，支擋結(jié)構(gòu)北側(cè)土壓力無(wú)論是按三角形分布還是按矩形分布或是梯形分布考慮，其下部受力都大于上部受力，當(dāng)考慮地震作用時(shí)，根據(jù)本節(jié)的試驗(yàn)分析，錨索體系受力最大的為中、上部錨索，因此當(dāng)考慮地震作用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)上部錨索的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行強(qiáng)化。

圖22～圖24為各道錨索在0.3g、0.6g和0.7gSin波作用下的應(yīng)變時(shí)程曲線，由于三道錨索錨固段均有應(yīng)變片損壞，只能對(duì)剩余各點(diǎn)的應(yīng)變大小進(jìn)行分析以粗略判斷錨固段軸力分布情況。各錨索錨固段的應(yīng)變時(shí)程曲線總體表現(xiàn)為接近結(jié)構(gòu)面的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變峰值更大，錨固段端點(diǎn)的應(yīng)變峰值最小，由此判斷預(yù)應(yīng)力錨索錨固段軸力不是均勻分布的，總體表現(xiàn)為從錨固段端點(diǎn)到結(jié)構(gòu)面處逐漸增大。

2.3 建筑樁基動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)

按圖25對(duì)建筑樁基各應(yīng)變片進(jìn)行編號(hào)，其中27號(hào)、32號(hào)、33號(hào)測(cè)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)面之上，樁1和樁2為圖1俯視圖中靠下一排的2根建筑樁基，樁2鄰近樁板擋墻，樁1離樁板擋墻較遠(yuǎn)，選取Wenchuan-Wolong（0.8g）、Sin（0.3g）和Sin波（0.7g）3個(gè)工況的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)建筑樁基的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析。

Sin波（0.3g）作用下建筑樁基的應(yīng)變時(shí)程曲線見(jiàn)圖27。地震波輸入初期，樁1、樁2應(yīng)變迅速攀升至峰值然后逐漸減小。其原因可能是地震作用下建筑樁基與滑體逐漸脫開(kāi)，樁基與滑體之間的不協(xié)調(diào)變形導(dǎo)致樁基所受荷載降低。分別對(duì)樁1、樁2各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，其中樁1的24號(hào)、25號(hào)測(cè)點(diǎn)和樁2的29號(hào)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變響應(yīng)和變化幅值均大于其余各點(diǎn)，在Wenchuan-Wolong波（0.8g）工況中也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，表明在地震作用下建筑樁基受力最大點(diǎn)出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)面以下的位置。造成該現(xiàn)象的原因是在地震作用下，考慮結(jié)構(gòu)面至樁底這一部分，其上部的巖土體變形更大，對(duì)樁基的約束作用減弱，因此，在地震工況下，建筑樁基的計(jì)算應(yīng)考慮其嵌固點(diǎn)位置位于結(jié)構(gòu)面以下一定距離。

Sin波（0.7g）作用下建筑樁基的應(yīng)變時(shí)程曲線見(jiàn)圖28。樁1的24號(hào)點(diǎn)應(yīng)變值在地震波輸入期間多次正負(fù)交替變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后清理發(fā)現(xiàn)的樁1折斷位置，可知在Sin波（0.7g）或之前Sin波工況作用下樁1在24號(hào)點(diǎn)與25號(hào)點(diǎn)之間的某處折斷。樁1折斷后，折斷位置以上部分的樁繼續(xù)承擔(dān)地震荷載，所以鄰近折斷位置的25號(hào)點(diǎn)應(yīng)變存在增大趨勢(shì)。樁2嵌固段的29號(hào)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)面以上的32號(hào)點(diǎn)應(yīng)變變化規(guī)律不同于Sin波（0.3g）工況時(shí)的情況，兩個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)攀升至峰值之后，略微下降并開(kāi)始在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是樁1折斷后，樁1原本承擔(dān)的一部分荷載轉(zhuǎn)移至樁2承擔(dān)。

綜合3個(gè)工況的分析可知，樁1、樁2應(yīng)變最大點(diǎn)均位于結(jié)構(gòu)面以下，表明地震作用下樁基嵌固點(diǎn)不應(yīng)從結(jié)構(gòu)面處開(kāi)始計(jì)算，應(yīng)考慮其位于結(jié)構(gòu)面以下一定距離。3個(gè)工況中，樁1各點(diǎn)應(yīng)變普遍大于樁2，說(shuō)明地震作用下，遠(yuǎn)離邊坡的建筑樁基受力最大，造成這種現(xiàn)象的原因可能是地震作用下滑體前緣結(jié)構(gòu)面處由于剪切破壞產(chǎn)生了較大的變形，地震作用被這一部分的變形削弱，從而使樁2在應(yīng)變響應(yīng)上的表現(xiàn)不及樁1。

各Wenchuan-Wolong波工況下建筑樁基各點(diǎn)應(yīng)變最大值和上下錨索自由段中間測(cè)點(diǎn)應(yīng)變最大值見(jiàn)圖29、圖30（11號(hào)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變片損壞，故只有2個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)）。在0.55g工況之前，建筑樁基各點(diǎn)應(yīng)變最大值隨輸入的地震波加速度的增大而增大，在0.55g工況時(shí)，多點(diǎn)應(yīng)變最大值存在明顯的突增，結(jié)合錨索自由段應(yīng)變數(shù)據(jù)，可以推斷出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是在0.55g工況前錨索與巖土材料之間沒(méi)有達(dá)到最佳接觸狀態(tài)，當(dāng)輸入Wenchuan-Wolong波（0.55g）時(shí)，錨索重新調(diào)整位置以達(dá)到最佳接觸狀態(tài)，在這一過(guò)程中錨索與樁基之間所受荷載重新分配，從而表現(xiàn)出錨索應(yīng)變最大值突降，軸力下降，同時(shí)建筑樁基應(yīng)變最大值突增，受荷增大。

各Sin波工況下建筑樁基各點(diǎn)最大應(yīng)變變化曲線見(jiàn)圖31，該階段下建筑樁基受力最大點(diǎn)由25號(hào)點(diǎn)轉(zhuǎn)移至24號(hào)點(diǎn)，反映出在Sin波作用下建筑樁基嵌固點(diǎn)有下移趨勢(shì)。輸入Sin波（0.6g）時(shí)，建筑樁基多點(diǎn)應(yīng)變有突增的現(xiàn)象，尤其是24號(hào)點(diǎn)增幅明顯，而在Sin波（0.7g）工況下，24號(hào)點(diǎn)最大應(yīng)變驟降，25號(hào)點(diǎn)應(yīng)變還在繼續(xù)增大，由此推斷建筑樁基在Sin波（0.6g）工況下被折斷。

2.4 邊坡加速度動(dòng)力響應(yīng)

模型坡頂加速度傳感器的布置見(jiàn)圖32。選取Wenchuan-Wolong波（0.8g）和Sin波（0.3g）兩個(gè)典型工況分析模型坡頂峰值加速度動(dòng)力響應(yīng)，其余工況將結(jié)合加速度放大系數(shù)進(jìn)行綜合分析。

Wenchuan-Wolong波（0.8g）工況下坡頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速時(shí)程曲線見(jiàn)圖33，與Wenchuan-Wolong波波形圖對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，地震波達(dá)到峰值時(shí)坡頂加速度動(dòng)力響應(yīng)也達(dá)到峰值，兩者基本同步，除此之外還發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)加速度峰值均出現(xiàn)在y軸負(fù)半軸，而地震波峰值出現(xiàn)在y軸正半軸。

Sin波（0.3g）工況下坡頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度時(shí)程曲線見(jiàn)圖34，4個(gè)點(diǎn)的加速度動(dòng)力響應(yīng)與Sin波波形有良好的一致性，反映出模型此時(shí)完整性較強(qiáng)，沒(méi)有損傷或損傷很小。此時(shí)，各測(cè)點(diǎn)加速度峰值均處于y軸正半軸，且正半軸峰值均大于負(fù)半軸，表明該工況下坡頂加速度動(dòng)力響應(yīng)有正向增大趨勢(shì)。

各Wenchuan-Wolong波工況下坡頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的峰值加速度變化曲線見(jiàn)圖35，各點(diǎn)峰值加速度隨地震波加速度的增大總體表現(xiàn)為線性增大，且各點(diǎn)變化較為一致。在Wenchuan-Wolong波（0.55g）工況下，各點(diǎn)峰值加速度有所下降，這是錨索在重新調(diào)整位置以與巖土材料達(dá)到最佳接觸所造成的模型動(dòng)力響應(yīng)削弱，在錨索與巖土體達(dá)到最佳接觸后，之后的工況各點(diǎn)峰值加速度繼續(xù)表現(xiàn)為線性增大，但其變化斜率比0.55g之前的工況小。

各Wenchuan-Wolong波工況下坡頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的PGA放大系數(shù)變化曲線見(jiàn)圖36。不難發(fā)現(xiàn)在Wenchuan-Wolong波作用下，PGA放大系數(shù)并不是單調(diào)變化的，而是在0.05g～0.2g、0.2g～0.35g、0.35g～0.5g這3個(gè)范圍內(nèi)存在階段性地減小再增大，在0.5g工況之后，PGA放大系數(shù)一直呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，該變化規(guī)律與唐曉松^[24]等的研究成果相似，由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀扇斯ざ哑龆桑嬖诜治鲋蟹磸?fù)提到的支護(hù)結(jié)構(gòu)與巖土材料之間的接觸問(wèn)題，所以試驗(yàn)比唐曉松等的模型多了2個(gè)PGA放大系數(shù)減小再增大的循環(huán)過(guò)程。在0.05g～0.15g這3個(gè)Wenchuan-Wolong波工況下，各材料之間互相調(diào)整位置達(dá)到最佳接觸，因此，在0.2g工況時(shí)PGA放大系數(shù)有所增加，在后續(xù)試驗(yàn)中，模型受到地震波持續(xù)的激勵(lì)作用，各材料之間進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整，于是出現(xiàn)了圖36表現(xiàn)的PGA放大系數(shù)出現(xiàn)多個(gè)先減小后增大的階段。

各Sin波工況下坡頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度及PGA放大系數(shù)變化曲線見(jiàn)圖37和圖38。各點(diǎn)峰值加速度總體表現(xiàn)為逐漸增大，在0.3g～0.4g階段，測(cè)點(diǎn)的峰值加速度增幅緩于后續(xù)工況，同時(shí)PGA放大系數(shù)在0.4g工況有所減小，在后續(xù)工況逐漸增大，但后續(xù)每一工況PGA放大系數(shù)增量均不及前一工況。

3 結(jié)論

開(kāi)展含建筑樁基的順層巖質(zhì)邊坡樁錨支護(hù)體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，從預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)變、建筑樁基應(yīng)變，邊坡加速度地震動(dòng)力響應(yīng)3個(gè)方面進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）試驗(yàn)錨索自由段未加套管，導(dǎo)致錨索自由段各點(diǎn)軸力不一致，自由段軸力分布規(guī)律為，從樁板擋墻處到結(jié)構(gòu)面處軸力逐漸增大；在輸入的地震波峰值加速度較小時(shí)，各道錨索的軸力大小規(guī)律均表現(xiàn)為上錨索>中錨索>下錨索；隨著地震波峰值加速度的增加，上錨索錨固段從基巖拔出，使上錨索失去錨固從用，軸力下降不及中、下錨索，在考慮地震作用時(shí)，需對(duì)上錨索的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行強(qiáng)化。

2）地震作用下順層巖質(zhì)邊坡場(chǎng)地建筑樁基嵌固點(diǎn)位于結(jié)構(gòu)面以下一定深度；遠(yuǎn)離邊坡坡面的建筑樁基所受的地震作用更大，鄰近邊坡的建筑樁基所受的地震作用被其附近巖土材料的變形所削弱；隨著輸入的地震波峰值加速度的提高，巖土體對(duì)建筑樁基的嵌固作用減弱，嵌固點(diǎn)計(jì)算位置下移，遠(yuǎn)離坡面的建筑樁基率先折斷，其應(yīng)變表現(xiàn)為明顯的正負(fù)交替，所受的荷載一部分轉(zhuǎn)移到鄰近坡面的建筑樁基，該處樁基各點(diǎn)應(yīng)變?cè)龃蟆?/p>

3）Wenchuan-Wolong波作用下邊坡坡頂加速度動(dòng)力響應(yīng)與地震波輸入同步，隨輸入地震波峰值加速度的增加模型4點(diǎn)峰值加速度總體表現(xiàn)為線性增大，但各點(diǎn)PGA放大系數(shù)不是單調(diào)變化，而存在3個(gè)先減后增的循環(huán)過(guò)程，該變化規(guī)律與前人研究基本相似；Sin波作用下邊坡坡頂加速度動(dòng)力響應(yīng)也與地震波輸入同步，隨輸入地震波峰值加速度的增加，模型4點(diǎn)峰值加速度總體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，PGA放大系數(shù)在0.4g工況下有所下降，后續(xù)逐漸增大，但增長(zhǎng)率有所放緩。

4）預(yù)應(yīng)力錨索、建筑樁基與邊坡是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。Wenchuan-Wolong波（0.55g）工況下，錨索錨固段與巖土體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)以達(dá)到最佳接觸，錨索自由段5號(hào)點(diǎn)、17號(hào)點(diǎn)應(yīng)變突然下降，同時(shí)建筑樁基各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變突增，邊坡坡頂峰值加速度、PGA放大系數(shù)驟降，表明了體系間各部分是相互影響、相互作用的。

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（編輯??王秀玲）