地震荷載下風(fēng)積沙路堤動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律

韋 鋒，李文菊，張富貴，楊興振(.榆林學(xué)院，陜西 榆林 79000；.云南省公路開(kāi)發(fā)投資有限責(zé)任公司，云南 昆明 65000；.云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 6500；.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 7006)

地震荷載下風(fēng)積沙路堤動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律

韋 鋒1，李文菊2，張富貴3，楊興振4
(1.榆林學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.云南省公路開(kāi)發(fā)投資有限責(zé)任公司，云南 昆明 650200；3.云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650041；4.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064)

為了研究風(fēng)積沙路堤在地震動(dòng)荷載下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，設(shè)計(jì)和制作了模型路堤并進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)模型中埋設(shè)的多個(gè)加速度傳感器和位移傳感器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出風(fēng)積沙路堤模型在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。得出如下結(jié)論：模型路堤對(duì)輸入的地震波具有明顯的放大作用，加速度反應(yīng)放大系數(shù)PGA隨著豎直高度的增加顯著增大；在路堤內(nèi)同一高度沿水平坐標(biāo)的增大放大效應(yīng)變化不明顯或稍有增加；當(dāng)控制地震波波形和強(qiáng)度相同時(shí)，邊坡坡率越大PGA放大效應(yīng)越明顯；另外，風(fēng)積沙路堤的阻尼比、自震頻率、動(dòng)模量等參數(shù)隨著動(dòng)荷載作用歷史的變化而變化，從而進(jìn)一步影響風(fēng)積沙路堤加速度響應(yīng)的頻譜特性。研究風(fēng)積沙路堤在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，可以為沙漠地區(qū)高填方路堤抗震設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。

路堤；邊坡；風(fēng)積沙；振動(dòng)臺(tái)

0 引言

我國(guó)國(guó)土陸地面積的13%被沙漠覆蓋，且大多分布在經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)，但這些地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣、煤炭等礦產(chǎn)資源，隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，修建沙漠公路已成為首當(dāng)其沖的要?jiǎng)?wù)。

沙漠公路路堤通常較低，填方少，這樣易于保證公路路堤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但某些特殊地區(qū)也不可避免的會(huì)有很大的填方量，如201國(guó)道陜西榆林過(guò)境線二級(jí)沙漠公路填方路堤最高處可達(dá)18.57 m。在沙漠地區(qū)修筑公路常用風(fēng)積沙作為修筑材料，風(fēng)積沙一般具有結(jié)構(gòu)松散、級(jí)配不良、孔隙率大、透水性強(qiáng)、保水性較差、水穩(wěn)性好、粘聚力小甚至無(wú)粘聚力、抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)[1]。風(fēng)積沙的這些物理力學(xué)特性造成了路堤抗震穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，而在我國(guó)風(fēng)積沙填筑高路堤路段，在路堤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析上的研究相對(duì)較少，地震荷載對(duì)風(fēng)積沙路堤穩(wěn)定性的影響的研究更是很難查詢。

邊坡地震穩(wěn)定性分析的常用方法有規(guī)范推薦的擬靜力法和動(dòng)力有限元法[2-4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者用擬靜力法取得了一定的成果[5-7]；何藴龍、陸述遠(yuǎn)在動(dòng)力有限元分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)坡高、巖體動(dòng)彈模、坡度對(duì)巖石邊坡地震動(dòng)力系數(shù)的影響規(guī)律的研究，提出了一種巖石邊坡地震作用的近似計(jì)算方法[8]；陳玲玲用動(dòng)力法計(jì)算邊坡地震作用的動(dòng)位移、加速度和動(dòng)應(yīng)力，建立了評(píng)價(jià)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算公式[9]。但上述方法也存在一定的問(wèn)題，擬靜力法既沒(méi)有考慮振動(dòng)頻率、次數(shù)和持時(shí)等地震的特性影響因素，又沒(méi)有考慮坡身材料的動(dòng)力性質(zhì)和阻尼性質(zhì)等，因而，無(wú)法反映邊坡在地震時(shí)的反應(yīng)特性[10-12]；對(duì)于動(dòng)力有限元法，由于邊坡土體的動(dòng)剪應(yīng)力隨振動(dòng)時(shí)間變化，所以其動(dòng)力抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)也隨時(shí)間變化，因此基于動(dòng)力有限元法確定邊坡破壞的最小安全系數(shù)法也需進(jìn)一步證明其可行性。本文采用的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)法可以很好地模擬地震效應(yīng)，得出風(fēng)積沙路堤的動(dòng)力響應(yīng)，可為該地區(qū)路堤的地震穩(wěn)定性分析做的很好的鋪墊，因而成為研究邊坡在地震條件下變形和破壞的重要方式。

1 路堤振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)設(shè)備和模型路堤設(shè)計(jì)

振動(dòng)臺(tái)為日本鷺宮制作所生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)：臺(tái)面尺寸為2 m×2.2 m，最大試件重量為40 kN，工作頻率為0.01～30 Hz，振動(dòng)波形為正弦波、隨機(jī)、地震波，最大加速度為±27.7 m/s2，最大振幅為±100 mm。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要儀器為北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所研發(fā)的INV306型32通道信號(hào)采集處理分析儀；美國(guó)壓電(PCB)公司生產(chǎn)的16通道信號(hào)調(diào)試儀；8通道信號(hào)放大器；壓電微型感應(yīng)耦合等離子加速度傳感器和位移傳感器；佳能數(shù)碼攝像機(jī)。

本試驗(yàn)所采用的模型箱為一個(gè)三面封閉一面開(kāi)口的剛性模型箱[13]，其尺寸為1 960 mm×1 700 mm×800 mm (長(zhǎng)×寬×高)。本試驗(yàn)所要模擬的原型路堤高度為21 m，試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎?∶30的比例進(jìn)行制作，共三組試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，坡率分別為1∶1.5、1∶1.2、1∶0.8，坡高均為700 mm，坡頂后緣長(zhǎng)度分別為570 mm、780 mm、1 060 mm。為減少試驗(yàn)成本，模型二和模型三同時(shí)設(shè)置在一個(gè)模型箱內(nèi)，兩模型之間用光滑剛性板隔離，使模型二和模型三之間無(wú)直接接觸，同時(shí)為滑動(dòng)邊界。

本試驗(yàn)用16個(gè)加速度傳感器和4個(gè)位移傳感器，傳感器編號(hào)及布設(shè)尺寸及位置見(jiàn)表1結(jié)合圖1。其中，在模型一上，S01和A01安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上；S02和A02安裝在模型箱側(cè)壁頂部；S1安裝在模型一頂部，S03和A03安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上；S04和A04安裝在模型箱側(cè)壁頂部；S2和S3分別安裝在模型二和模型三頂部。各加速度傳感器和位移傳感器布設(shè)位置見(jiàn)圖2。

表1 加速度傳感器布設(shè)尺寸詳表(mm)Table 1 Size details of the location of acceleration sensor

圖1 模型加速度傳感器布設(shè)尺寸示意圖Fig.1 Schematic of the location of acceleration sensor in the model

1.2 相似關(guān)系設(shè)計(jì)及邊界條件控制

本模型試驗(yàn)的主要目的就是在模型上將原型在動(dòng)荷載作用下的力學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行模擬。試驗(yàn)以實(shí)際填筑路堤所用的榆林沙為主要材料，再配以石英砂為模擬材料，榆林沙的實(shí)際含水率為3.9%，石英砂的含水率幾乎為零，在實(shí)際進(jìn)行模型材料配置過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際配合比以最佳含水率進(jìn)行配置，其配合比為：榆林沙∶

圖2 傳感器布設(shè)位置示意圖Fig.2 Schematic of the location of sensor

石英砂∶水=10∶5∶2。通過(guò)對(duì)模擬土樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，得出其粒度成分組成見(jiàn)表2，采用STD-10型微機(jī)控制土體動(dòng)三軸儀測(cè)得模型土體的動(dòng)剪切模量，并對(duì)1/Gd～γd擬合可得模型土層的最大動(dòng)剪切模量為18.1 MPa。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)得的模型土層的最佳含水率約為14%，最大干密度為1.74 g/cm3，試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的模型路堤的壓實(shí)度為86%。量綱分析法導(dǎo)出模型試驗(yàn)的相似常數(shù)(表3)。

表2 模型材料粒度組成Table 2 Grain composition of the model material

表3 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)相似常數(shù)Table 3 Similitude coefficients of model

在試驗(yàn)中，由于模型路堤土體的變形被限制在模型箱的有限的空間內(nèi)，使得邊界上的波的波動(dòng)反射以及體系振動(dòng)形態(tài)的變化將會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)一定的誤差,即所謂的“模型箱效應(yīng)”[14-15]，為減小模型箱效應(yīng)，剛性模型箱的兩側(cè)制作成透明有機(jī)玻璃為滑動(dòng)邊界，另一個(gè)封閉的面處敷設(shè)40 mm厚的泡沫板為柔性邊界，模型箱底部鋼板上隨機(jī)的焊接小鋼片和并固定木條用以增大摩擦力，為摩擦邊界。

1.3 輸入地震波的選擇和加載制度

由于水平地震力是引起巖土體破壞的決定性因素，在本振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，輸入的均為水平向地震波，分別為EL-Centre波、蘭州波，EL-Centre波和蘭州波交替進(jìn)行加載，加載強(qiáng)度逐級(jí)增大，同一地震強(qiáng)度下，EL-Centre波和蘭州波交替進(jìn)行一次為一組，每組試驗(yàn)完畢后，先對(duì)模型進(jìn)行小幅白噪聲掃頻，掃頻強(qiáng)度為50 gal,峰值加速度與地震烈度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4,具體加載制度見(jiàn)表5。

表4 峰值加速度與地震烈度對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 4 Ralationships between peak acceleration and earthquake intensity

2 模型路堤加速度響應(yīng)分析

模型邊坡的動(dòng)力響應(yīng)包括加速度、速度、動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)等，震害調(diào)查表明，與加速度有關(guān)的地震慣性力是邊坡產(chǎn)生變形和失穩(wěn)的主要原因,故本文對(duì)模型路堤的加速度動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析。為便于分析觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，沿模型箱內(nèi)壁，以距模型底部高50 mm處為原點(diǎn)，豎直向上為Y軸正方向，水平向左為X軸正方向建立平面直角坐標(biāo)系。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的水平和豎直坐標(biāo)值總結(jié)各測(cè)點(diǎn)處水平向加速度放大系數(shù)的變化情況，分析模型路堤對(duì)地震荷載的動(dòng)力響應(yīng)。

表5 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)加載制度表Table 5 Loading rule of shaking table test

圖3 邊坡表面PGA放大系數(shù)沿高程的變化規(guī)律曲線Fig.3 Change laws of PGA amplification coefficients of different measuring points along slope surface with height of slope

2.1 豎直高度對(duì)PGA放大系數(shù)的影響

本文用坡率分別為1∶1.2和1∶0.8的模型邊坡在各加速度幅值下的PGA放大系數(shù)沿坡面高度變化情況來(lái)說(shuō)明豎直高度對(duì)PGA放大系數(shù)的影響(圖3)，可得：隨著豎直高度的增加，PGA放大系數(shù)呈現(xiàn)明顯的增大，其中在坡率1∶1.2，300 gal時(shí)坡頂PGA放大系數(shù)可達(dá)到1.7，在坡率1∶0.8，300 gal時(shí)PGA放大系數(shù)也達(dá)到了1.6，在其他加速度幅值下坡頂?shù)腜GA放大系數(shù)也達(dá)到1.2以上，出現(xiàn)這種PGA放大系數(shù)隨高度增大現(xiàn)象的原因是隨著高度的增加，土體的圍壓減小，阻尼比隨之減小，相應(yīng)的加速的放大系數(shù)隨之增大。

2.2 水平距離對(duì)PGA放大系數(shù)的影響

本文用同一高度不同水平位置處的加速度反應(yīng)放大系數(shù)值對(duì)比說(shuō)明水平距離對(duì)PGA放大系數(shù)的影響(圖4)，由圖中可得：隨著水平距離的增加，PGA放大系數(shù)略有增大或變化不明顯，其中在300 gal加速度幅值300 mm高度處，模型二模型三的PGA放大系數(shù)沿水平方向還略有減小，結(jié)合其它工況下試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，水平地震荷載在水平方向上的放大效應(yīng)沒(méi)有在豎直方向上的放大效應(yīng)明顯。

圖4 水平距離對(duì)PGA放大系數(shù)的影響Fig.4 The effection of horizontal to PGA amplification coefficients

2.3 坡率對(duì)PGA放大系數(shù)的影響

為分析研究坡率對(duì)PGA放大系數(shù)的影響規(guī)律，選取代表性測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位置為中部坡面和頂部坡肩，以加速度幅值為300 gal的EL-Centro波作用時(shí)為例，分析不同坡率對(duì)應(yīng)位置PGA放大系數(shù)變化規(guī)律(圖5)。由圖5得，加速度幅值為300 gal的EL-Centro波作用時(shí)，坡率對(duì)PGA放大系數(shù)影響主要表現(xiàn)為：各組模型對(duì)應(yīng)位置的PGA放大系數(shù)從大到小變化對(duì)應(yīng)的坡率分別為1∶0.8、1∶1.2、1∶1.5,其中坡率為1∶0.8和1∶1.2時(shí)各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的PGA放大系數(shù)相差很小，但是都明顯大于坡率為1∶1.5時(shí)各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的PGA放大系數(shù)。

圖5 路堤模型邊坡坡率對(duì)PGA放大系數(shù)的影響Fig.5 The effection of Slope rate to PGA amplification coefficients

2.4 加速度幅值對(duì)PGA放大系數(shù)的影響

為研究加速度幅值對(duì)PGA放大系數(shù)的影響規(guī)律，以模型二在EL-Centro波作用時(shí)和模型三在蘭州波作用時(shí)為例，分析研究各測(cè)點(diǎn)的PGA放大系數(shù)與加速度幅值的關(guān)系，繪制關(guān)系曲線見(jiàn)圖6。由圖6的，PGA放大系數(shù)隨著加速度幅值的增大而發(fā)生先大后小的變化，在加速度為300 gal時(shí)PGA放大系數(shù)最大，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是，隨著振動(dòng)次數(shù)增加，土體自振頻率逐漸降低，阻尼比逐漸增大[16-17],土體的抗震性能有所提高，致使PGA放大系數(shù)逐漸降低。

圖6 PGA放大系數(shù)隨加速度幅值的變化規(guī)律Fig.6 Change laws of PGA amplification coefficients along the change of acceleration amplitude

3 模型路堤加速度響應(yīng)頻譜特性分析

3.1 土層的濾波作用

由B7工況的白噪聲激勵(lì)時(shí)得到的模型路基底部(A1)、中部(A3)、頂部(A5)的傅里葉譜分析，得出在同一波激勵(lì)時(shí)隨著路堤高度的增大，路堤土體反應(yīng)的傅里葉譜呈現(xiàn)規(guī)律性的變化(圖7)。由圖可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)模型土體傳播后，地震波的頻譜特性發(fā)生明顯變化，隨著測(cè)點(diǎn)位置的升高，高頻部分的加速度反應(yīng)逐漸減弱，低頻部分的加速度反應(yīng)加強(qiáng)，隨著高度的升高，地震波能量逐漸向低頻部分聚集。這種現(xiàn)象與土體自身的阻尼作用有關(guān)，使其可以吸收部分波的能量，對(duì)高頻段的地震波存在濾波作用，同時(shí)對(duì)靠近路堤邊坡自振頻率的地震波頻段能量加以放大。

圖7 不同測(cè)點(diǎn)在A7工況下的傅里葉反應(yīng)譜Fig.7 Different points’ Fourier spectra under A7

3.2 先期震動(dòng)對(duì)邊坡土體加速度反應(yīng)的影響。

圖8為A3測(cè)點(diǎn)在經(jīng)歷不同強(qiáng)度和次數(shù)的先期震動(dòng)后，在30 gal白噪聲波激勵(lì)下的加速度時(shí)程曲線圖，表明在不同時(shí)刻，同一測(cè)點(diǎn)的加速度反應(yīng)差別較大，隨著先期震動(dòng)強(qiáng)度的增大和次數(shù)的增多，A3測(cè)點(diǎn)處的加速度反應(yīng)越來(lái)越弱，在工況B1和B4時(shí)，最大幅值可達(dá)到100 gal，而在B8和B12工況時(shí)，最大幅值減小為60 gal左右，可見(jiàn)先期震動(dòng)對(duì)砂土的動(dòng)力響應(yīng)影響較明顯，其原因?yàn)殡S著動(dòng)力作用水平的提高，砂土的動(dòng)模量逐漸增加，在相同的地震波激勵(lì)下，土的地震動(dòng)反應(yīng)就越弱。另外，隨著先期震動(dòng)強(qiáng)度和次數(shù)的增加，土體的結(jié)構(gòu)越來(lái)越密實(shí)，導(dǎo)致模型路基的自振頻率降低而與加載波的顯著頻率相差越來(lái)越大，從而導(dǎo)致土體加速度反應(yīng)明顯減小，另外隨著先期震動(dòng)強(qiáng)度的增加和次數(shù)的增多，模型邊坡土體的阻尼比也在增大，這也是導(dǎo)致模型路堤加速度反應(yīng)越來(lái)越小的原因之一。

圖8 A3測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻白噪聲掃描時(shí)的加速度時(shí)程曲線Fig.8 Time history of vertical acceleration recorded of A3 at different moment

4 結(jié)論

(1)PGA放大系數(shù)沿著高程放大效應(yīng)明顯，但隨著高度增加，放大系數(shù)增速有所減緩，且這一規(guī)律不受地震波類(lèi)型影響。

(2)PGA放大系數(shù)沿水平方向變化不明顯，或沒(méi)有增大,說(shuō)明在風(fēng)積沙路堤中，同一高度處路基的地震響應(yīng)基本一致，這與巖質(zhì)邊坡的趨表效應(yīng)[16-17]不同。

(3)邊坡坡率越大，邊坡坡面處的PGA放大效應(yīng)越明顯，坡率為1∶1.5的模型PGA放大系數(shù)明顯小于另外兩個(gè)模型，所以在工程中，條件允許的情況下盡可能的放緩邊坡，這對(duì)路基邊坡的抗震有利。

(4)PGA放大系數(shù)隨著加速度幅值的增大先變大后減小，這與隨著震動(dòng)次數(shù)增加時(shí)，土體的自震頻率降低，阻尼比增大有關(guān)。

(5)風(fēng)積沙土層有顯著的濾波作用，隨著路堤高度的增大，土體的反應(yīng)波的能量逐漸向低頻部分聚集，這也是造成沿邊坡高度加速度放大倍數(shù)逐漸增加的原因之一。

(6)隨著風(fēng)積沙土體所受到的先期震動(dòng)強(qiáng)度和次數(shù)的增加，其結(jié)構(gòu)性越來(lái)越密實(shí)，阻尼比、動(dòng)模量越來(lái)越大，致使同一土體在經(jīng)歷過(guò)不同的先期震動(dòng)以后，在相同地震波激勵(lì)下的地震動(dòng)反應(yīng)發(fā)生很大變化，這對(duì)指導(dǎo)工程實(shí)踐很有意義。

[1] 張展韜，龔?？?，謝永利.內(nèi)蒙古自治區(qū)風(fēng)積沙的工程特性[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,35(3):112-117. ZHANG Zhantao,GONG Haike,XIE Yongli.The engineering property of aeolian sand in inner Mongolia[J].Journal of Hebei University of Technology, 2006,35(3):112-117.

[2] 郭士杰，魏紅衛(wèi).加筋土邊坡地震穩(wěn)定性動(dòng)點(diǎn)安全系數(shù)分析方法[J].巖土力學(xué)，2014,35(2):543-571. GUO Shijie,WEI Hongwei.Dynamic point safety factor analysis method of seismic stability of geosynthetics reinforced soil slope[J].Rock and Soil Mechanics,2014,35(2):543-571.

[3] 劉曉，唐輝明，熊承仁.考慮能量-時(shí)間分布的邊坡動(dòng)力可靠性分析新方法[J].巖土力學(xué)，2015,36(5):1428-1443. LIU Xiao,TANG Huiming,XIONG Chengren.A new method for reliability analysis of dynamic slope stability with considering energy-time [J].Rock and Mechanics Soil,2015,36(5):1482-1443.

[4] WANG Z Y，CUI P，YU G A，et al. Stability of landslide dams and development of knickpoints[J]. Environmental Earth Sciences，2012，65(4)：1 067-1 080.

[5] BOUCKOVALAS GD,PAPADIMITRIOU1 A G. Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering，2005，25(7-10)：547-558.

[6] SUSUMUY.Large-scale shaking table tests on pilefoundations in liquefied ground[A].12WCEE[C].Auckland IAEE,2000.

[7] TAMURA S,SUZUKI Y,TSUCHIYA Tetal. Dynamic response and failure mechanisms of a pile foundation during soil liquefaction by shaking table testwith a large-scale laminar shear box [A]. 12 WCEE [C]. Auckland: IAEE,2000.

[8] 何藴龍、陸述遠(yuǎn).巖石邊坡地震作用近似計(jì)算方法[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1998, 20(2):66-68. HE Wenlong,LU Shuyuan.A method for calculating the seismic action in rock slope[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,1998,20(2):66-68.

[9] 陳玲玲、陳敏中.巖質(zhì)陡高邊坡地震動(dòng)力穩(wěn)定分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2004，21(1):33-35. CHEN Lingling,CHEN Minzhong.Dynamic stability analysis of steep rocky slope[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2004,21(1):33-35.

[10] 劉漢龍，費(fèi)康.邊坡地震穩(wěn)定性時(shí)程分析方法[J].巖土力學(xué)，2003,24(4):553-560. LIU Hanlong,FEI Kang.Time history analysis method of slope seismic stability [J]. Rock and Soil Mechanics,2003,24(4)553-560.

[11] Taniguchi, Whimen R V, Marr W A. Prediction of Earthquake Induced Deformation of Earth dums[J]. Soils and Foundation, 1983, 23(4): 120-132.

[12] 陳國(guó)慶，黃潤(rùn)秋，石豫川，等.基于動(dòng)態(tài)和整體強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(2):243-256. CHEN Guoqing,HUANG Runqiu,SHI Yuchuan,et al.Stability analysis of slope based on dynamic and whole strength reduction methods[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2014,33(2):243-256.

[13] 周志軍，時(shí)紹波.一種分析路堤在地震荷載作用下穩(wěn)定性的裝置及制作方法[P].中國(guó)專(zhuān)利:ZL201410729286.7. ZHOU Zhijun,SHI Shaobo.A kind of device to analysis the stability of subgrades under the load of dynamic loads[P].Chinese Patent: ZL201410729286.7.

[14] 孫海峰，景立平，王寧偉，等.振動(dòng)臺(tái)多功能疊層剪切箱研制[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(12):2498-2506. SUN Haifeng,JING Liping,WANG Ningwei,et al.Development of multifunctional laminar shear container for shaking table test[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2011,30(12):2498-2506.

[15] 杜修力,李霞,陳國(guó)興.懸掛式層狀多向剪切模型箱的設(shè)計(jì)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證[J].巖土工程學(xué)報(bào),2012,34(3):424-432. DU Xiuli,LI Xia,CHEN Guoxing.Design and test verification of suspension multidirectional laminar shear model box[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2012,34(3):424-432.

[16] 李陽(yáng)，李同春.邊坡動(dòng)力響應(yīng)特性及破壞過(guò)程的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J].水電能源科學(xué),2014,32(1):93-95. LI Yang,LI Tongchun.Test on dynamic response characteristics and destruction process of slope[J].Water Resources and Power2014,32(1):93-95.

[17] 楊國(guó)香,葉海林.反傾層狀結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)特性及破壞機(jī)制振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2012,31(11):2214-2221. YANG Guoxiang,YE Hailin.Shaking table model test on dynamic response characteristics and failure mechanism of antidip layered rock slope[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012,31(11):2214-2221.

The study on dynamic responses of wind-blown sand subgrades under the earthquake load

WEI Feng1,LI Wenju2,ZHANG Fugui3,YANG Xingzhen4
(1.YulinUniversity,Yulin,Shaanxi719000,China；2.YunnanProvinceHighwayDevelopmentandInvestmentLimitedLiabilityCompany,Kunming,Yunnan650200,China;3.BroadvisionEngineeringConsultants,Kunming,Yunnan650041,China;4.KeyLabofHighwayEngineeringinSpecialRegionoftheMinistryofEducation,Chang’anUniversity,Xi’an,Shaanxi710064,China)

To study the seismic response of wind-blown sand embankment,built embankment model and desigend shaking table model test,according to analysis the data came from the several acceleration sensors and displacement sensors,acquired the dynamic responses regulation of wind-blown sand subgrades model,on the driven of dynamic load. The conclusion was that:The subgrades model has obvious amplification effect to input seismic waves,the PGA increased obviously with the increase of vertical height;At the same height in the model,the PGA has little increased with the increase of horizontal coordinate figure;When the seismic waveform and intensity ware determined,the amplification effect of PGA would be more obvious with the increased of slope rate;And,the damping ratios 、vibration frequencies and dynamical modulus of wind-blown sand embankment will change obviously with the times and intensity of shake in advance.The study on dynamic responses of wind-blown sand subgrades,can provide technical support to the anti-seismic of high fill embankment in the desert.

embankment;slope;wind-blown sand;vibrostand

2016-07-25;

2017-02-11

陜西省教育廳2016科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(16JK1897)

韋 鋒(1981-)，男，陜西榆陽(yáng)人，副教授，碩士，從事巖土工程研究。E-mail：16459404@qq.com

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.02.10

U416.1+2

A

1003-8035(2017)02-0078-07