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强震作用下锚固岩质边坡的动力响应研究——以紫坪铺水利枢纽工程进水口边坡为例
| 论文题名： | 强震作用下锚固岩质边坡的动力响应研究——以紫坪铺水利枢纽工程进水口边坡为例 |
| 关键词： | 强震作用;锚固边坡;监测分析;数值模拟 |
| 摘要： | 在我国西南地区的水电工程建设中，高陡岩质边坡的稳定是一个重要的研究课题，这类边坡多采取预应力锚索进行加固，形成岩体与锚索共同作用的复合结构体。近年来，西南地区更是成为了地震灾害频发的严重区域，众多高陡边坡面临着严峻的地震考验。5.12汶川地震中，紫坪铺水利枢纽工程区在遭遇超越设计地震烈度两度的情况下，引水发电洞进水口锚固边坡表现出了良好的抗震性能，布置在坡体中的位移计、锚索测力计等监测仪器，真实地记录了坡体变形、锚索受力在地震前后的变化，基于实测成果和数值模拟分析研究锚固岩质边坡在强震作用下的动力响应具有重要意义。本文研究结果表明: 在地震的影响下，坡体各部位均发生了不同程度的永久性位移，表面点位移增量为3.68mm～11.52mm。位移增量总体上随孔深的增加逐渐减小，锚索对坡表岩体的压缩作用，使得多点位移计表面测点位移增量低于内部相邻测点位移增量。坡体中部变形大于坡体上部变形，坡体左侧变形大于右侧变形。地震前后坡体主要变形区域一致，变形主要发生在层间剪切破碎带等软弱岩层内。坡体在地震作用下向临空面发生变形，预应力锚索通过调整自身应力状态抑制坡体变形。进水口边坡两侧山体对坡体边界处的岩体具有一定的约束作用，而坡体中间部位则处于临空状态，使得该部位坡体更容易发生变形，预应力锚索轴力变化也更大。 数值模拟结果表明，坡体对地震加速度和位移存在一定的放大效应。地震波在坡体内的传播受传播介质影响，层间剪切破碎带大量吸收地震波的能量导致自身动力响应强烈，PGA明显增大，坡体不同岩层性质的差异性和软弱破碎带力学性质较差导致不同力学性质的岩体或破碎带分离，产生岩体残余变形。经过层间剪切破碎带的地震波强度明显削弱，使上部坡体动力响应减弱。 预应力锚索轴力随输入地震波的大小呈波动性变化，其轴力变化程度与输入地震波的强弱具有一定的相关性;坡体内的锚索通过调整其自身的应力状态来约束坡体的变形发展。锚索与坡体形成一个变形协调体，坡体向临空面运动时，锚索会提供较大的锚固抗力限制其运动，坡体向坡内运动时，则认为不会发生震害，锚索结构能有效减小坡体在地震作用下的位移，提高坡体的抗震性能。 |
| 作者： | 李凯 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 汪家林;崔长武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 成都理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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