地震作用下層狀巖質邊坡振動臺試驗研究現狀

■袁楠牛林峰

（1北京建筑大學 北京100044；2華北水利水電大學 河南 鄭州450045）

地震作用下層狀巖質邊坡振動臺試驗研究現狀

■袁楠1牛林峰2

（1北京建筑大學 北京100044；2華北水利水電大學 河南 鄭州450045）

振動臺試驗是研究地震作用下層狀巖質邊坡動力響應特性和變形破壞規律的常用手段，有關研究人員已經取得了大量有益成果。本文認真分析總結了近年來層狀巖質邊坡振動臺試驗的研究成果，并對其進行了分類評述，指出了當前在地震作用下邊坡動力響應特性及變形破壞規律的振動臺物理模型試驗中存在的問題，闡述了今后的研究方向，為今后進一步的深入研究提供參考。

地震作用層狀巖質邊坡振動臺試驗

0 引言

在地震作用下的層狀巖質邊坡的穩定性問題是巖土工程領域研究的熱點問題。在山區和丘陵地帶，地震誘發的滑坡往往具有分布廣、數量多和危害大的特點，然而隨著國民經濟建設的發展，許多工程項目都在地震多發的山區進行，層狀巖質邊坡作為典型山區邊坡，眾多學者都對其在地震作用下的穩定性問題進行了研究。本文對當前國內振動臺試驗的研究成果進行了總結，分析指出了研究中存在的問題，為今后的研究工作提供參考。

1 層狀巖質邊坡振動臺試驗的研究內容

在對現今研究成果的分析總結的基礎上，筆者認為，當前層狀巖質邊坡振動臺試驗的研究內容可分為兩類：

（1）水平層狀巖質邊坡振動臺試驗研究，根據巖性的不同，又可分為單一巖性水平層狀巖質邊坡振動臺試驗研究和組合巖性水平層狀巖質邊坡振動臺試驗研究。

（2）傾斜層狀巖質邊坡振動臺試驗研究，根據產狀的不同，可以分為順層巖質邊坡振動臺試驗研究和反傾巖質邊坡振動臺試驗研究。

2 水平層狀巖質邊坡振動臺試驗

水平層狀巖質邊坡的振動臺試驗又可以分為單一巖性水平層狀巖質邊坡試驗和組合巖性水平層狀巖質邊坡振動臺試驗。

2.1 單一巖性水平層狀巖質邊坡模型試驗

單一巖性水平層狀邊坡的振動臺的研究重點在于探討巖性及水平層狀結構和地震動參數對邊坡地震動力響應的影響規律，經常和均質無結構面邊坡的振動臺試驗同時研究，對比分析兩者的試驗結果。

通過水平層狀的巖質邊坡振動臺試驗，分析研究了含水平結構面邊坡在地震作用下的動力響應規律和變形破壞規律，深入分析了不同方向地震動作用下水平層狀邊坡的動力響應特性，認為地震作用下水平層狀斜坡變形破壞主要以拉裂—剪切滑移為主，邊坡具有水平向放大作用、高程放大作用、巖性效應、方向效應和結構面效應。

通過不同巖性的均質和水平層狀斜坡的振動臺試驗，討論了地震波頻率對巖質斜坡動力響應規律的影響，認為激振頻率的大小不影響斜坡動力響應的高程放大效應，高頻地震波由于更加接近模型斜坡的自振頻率，使得響應減弱的可能性變小。

2.2 組合巖性水平層狀邊坡模型試驗

組合巖性水平層狀邊坡模型是指水平層狀上軟下硬和上硬下軟兩種類型巖性組合的邊坡模型，針對這兩種典型的邊坡模型，有關學者做了大量的有益研究。

針對水平層狀上硬下軟和上軟下硬兩種巖性組合模型邊坡展開了振動臺試驗，通過輸入不同地震波類型、頻率、激振方向和振幅，系統地研究了斜坡的地震動力響應特性，認為高程對地震波具有明顯的放大效應；在相同激振強度下，豎直向加速度最大放大系數僅為水平向加速度最大放大系數的一半；不同巖性組合結構對加速度響應規律的影響也因激振方向不同而異。

3 傾斜層狀巖質邊坡模型試驗

傾斜層狀巖質邊坡模型試驗包括順層巖質邊坡模型試驗和反傾巖質邊坡模型試驗。在早期對傾斜層狀巖質邊坡的振動臺試驗研究中，學者們將順層和反傾邊坡作為一個研究對象，重點研究結構面的存在對邊坡變形破壞的影響，隨著研究的深入，學者們開始將反傾和順層邊坡分開各自獨立研究。

4 存在問題與展望

通過以上分析總結可知，針對地震作用下的層狀巖質邊坡的變形破壞特征和動力響應特性，有許多研究人員通過振動臺試驗對其進行了研究，并且取得了許多有益的研究成果，對以后的理論研究和工程實踐提供了參考，具有借鑒意義。然而，在當前的研究中還存在不少問題：

（1）當前的層狀巖質邊坡振動臺試驗所建立的模型單一，結構簡單，不能很好的反映現實條件下層狀巖質邊坡的多樣性和復雜性。

（2）當前的層狀巖質邊坡振動臺試驗研究的深度尚淺，所進行的研究多為定性研究，得出的結論也多為描述性的，尚不能有力地指導工程實踐，解決實際工程中的問題。

（3）對層狀巖質邊坡振動臺試驗的研究學者相對集中，對其研究較多、較深的多為成都理工大學的學者，還需要更多的高校、科研院所的學者加入。

因此，在今后的層狀巖質邊坡振動臺試驗研究中，要構建更多、更復雜、更能反映真實邊坡的物理模型，改進數據采集手段，加大定量研究，進一步深化對地震作用下的層狀巖質邊坡振動臺試驗研究，為今后的理論研究和工程實踐提供指導。另外，對層狀巖質邊坡振動臺研究，還需要更多的學者加入其中。

[1]黃潤秋.汶川8.0級地震觸發崩滑災害機制及其地質力學模式 [J].巖石力學與工程學報，2009，28(6):1239原1249.

[2]侯紅娟.水平層狀斜坡地震動響應特性的振動臺試驗研究 [D].成都：成都理工大學，2013.

[3]侯紅娟，許強，劉漢香，等.不同方向地震動作用下水平層狀邊坡動力響應特性 [J].地震工程與工程振動，2013，33(2):214—219.

[4]劉漢香，許強，侯紅娟.巖性及巖體結構對斜坡地震加速度響應的影響 [J].巖土力學，2013，34(9):2482—2488.

[5]侯紅娟，許強，吳金輝.巖質斜坡動力響應特性的結構面效應研究 [J].世界地震工程，2015，31(1):224—231.

[6]劉漢香，許強，王龍，等.地震波頻率對巖質斜坡加速度動力響應規律的影響 [J]. 2014，33(1):125—133.

[7]許強，劉漢香，鄒威，等.斜坡加速度動力響應特性的大型振動臺試驗研究 [J].巖石力學與工程學報，2010，29(12):2420—2428.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-89-1

袁楠（1990～），女，在讀研究生，研究方向為工程測量與災害預報防治。