灰岩崩塌体斜坡动力响应与损伤识别_H.docxVIP

第44卷，第6期202

第44卷，第6期2023年11月

Vol.44No.6November，2023

CHINARAILWAYSCIENCE

文章编号2023引用格式：王通，刘先峰，袁胜洋，等.灰岩崩塌体斜坡动力响应与损伤识别［J］.中国铁道科学，2023，44（6）：1324.

Citation：WANGTong，LIUXianfeng，YUANShengyang，etal.DynamicResponseandDamageIdentificationofLimestoneCollapseSlope［J］.ChinaRailwayScience，2023，44（6）：1324.

灰岩崩塌体斜坡动力响应与损伤识别

王通1,2，刘先峰1,2,3，袁胜洋1,2，侯召旭1,2，闵琦1,2，张俊1,2，胡金山4

（1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；

2.西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都610031；

3.新疆工程学院土木工程学院，新疆乌鲁木齐830023；

4.中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043）

摘要：灰岩崩塌体斜坡在天然状态下的稳定性较高，但剧烈地震作用会造成岩体裂缝扩展，导致斜坡发生破坏。通过大型振动台模型试验，研究强震条件下灰岩崩塌体斜坡的动力响应、破坏模式以及能量传递规律。结果表明：地震作用下灰岩崩塌体斜坡的破坏过程主要分为坡肩节理受拉开裂及顶部岩层剪切错动、垂直节理裂缝扩展及剪切位移增加、阶梯状贯通滑动面形成和岩体失稳滑塌4个阶段，破坏模式符合拉裂-剪切-滑移型破坏；斜坡的加速度响应表现出高程放大效应和趋表效应，0.55倍坡高以下时PGA放大系数近似呈线性增长，而在0.55倍坡高以上时PGA放大系数增长较为迅速；当输入地震波幅值小于0.4g时，PGA放大系数随输入波幅值增加而增加，当幅值超过0.4g后，PGA放大系数会有所降低；边际谱识别显示，边坡损伤在从坡肩位置开始，逐渐向下转移，且坡表损伤程度大于坡体内部；在进行损伤判识时，边际谱的灵敏度要优于PGA放大系数。

关键词：崩塌体斜坡；地震；PGA放大系数；边际谱；振动台模型试验

中图分类号：U213.14文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.2023.06.02

随着我国西部建设的不断推进，许多基础设施将要或已经在艰险山区中修建。西南艰险山区具有地形地貌复杂多变、构造活动强烈、地震频发以及气象条件恶劣等特点［1］。独特的致灾环境导致山体崩塌和滑坡等灾害频发，严重影响基础设施建设和威胁人民生命财产安全［2-3］。其中，地震触发的斜坡崩塌极具破坏性，例如1911年帕米尔高原地震引起了严重的山体崩塌灾害，崩塌堵河形成2处堰塞湖对流域居民造成巨大威胁［4］；2008年汶川8.0级地震触发了3万余处的崩塌滑坡，造成了重大的经济损失和人员伤亡［5］。一直以来特殊地质条件下山体斜坡的地震动力稳定性研究是岩土工程所面对的难题之一［6］。

西南艰险山区断裂密集发育，在频繁的地震作用下岩体的完整性遭到严重破坏，产生了丰富的崩塌体物质，斜坡的稳定性进一步降低，崩塌体斜坡灾害问题引起了广泛的关注。吕艳等［7］通过振动台试验研究了甘湫池花岗岩崩塌的地震动力响应规律和变形破坏机制。周泽华等［8］以水湫池崩塌为研究对象，进一步研究了考虑断层影响的顺层崩塌体斜坡的动力响应特性及破坏模式。目前，地震作用下崩塌体斜坡动力响应机制的研究成果较少，特别是缺少对不同层理倾向的崩塌体斜坡动力响应规律及灾变机理的研究。因此，研究地震作用下不同层理倾向的崩塌体斜坡的动力稳定性是非常必要的。

收稿日期修订日期基金项目：国家自然科学基金资助项目；中铁第一勘察设计院集团有限公司科研项目（院科2006）

第一作者：王通（1995—），男，四川成都人，博士研究生。Email：wangtonglw@163.com

通讯作者：刘先峰（1980—），