边坡动力特性与动力响应的大型振动台模型试验研究

摘要

设计并完成了1∶10比尺的边坡大型振动台模型试验。试验模型尺寸为2.15 m×3.5 m×1.5 m(高×长×厚),坡角约为38°,采用土体材料制备。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波和白噪声激励,探讨地震作用下模型边坡的动力特性与动力响应规律,以及地震动参数对动力特性和动力响应的影响。试验结果表明,随着振动次数的增加,模型边坡自振频率逐渐降低,阻尼比逐渐增大。自振频率降低的幅度随振幅的增大而加大。边坡土体对输入地震波具有明显的放大作用,沿坡面向上,加速度峰值放大系数呈现递增趋势,在坡肩附近急剧增大。在不同地震波作用下,坡面加速度响应具有明显的差异。当输入地震动卓越频率与模型边坡自振频率接近时,坡面加速度峰值放大效应显著增强。随着输入地震动幅值的增加,坡面加速度峰值放大系数呈现明显的递减趋势。边坡土体对输入波的低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用。随着输入地震动幅值的加大,土体表现出更强的滤波作用。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。