[发明专利]模拟含软弱层带斜坡地震动响应的振动台模型试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟含软弱层带斜坡地震动响应的振动台模型试验方法，其包括将模拟斜坡中软弱层带的水平和垂直震动分解为法向和切向分力后，将斜坡模型转换为水平上呈方形体的振动台模型；设计浇注振动台模型的模型箱，在模型箱中浇注下硬层、软弱层带和上硬层，并在上硬层、软弱层带和下硬层设定位置处埋设土压力传感器和加速度传感器，上硬层和下硬层内预埋包含垂直面和水平面的角钢片；拆除模型箱的侧壁板，当振动台模型养护完成后，不装或装上聚乙烯泡沫，并装上四周侧壁，并扣紧锁扣，将其移动至振动台面上锁紧；并在角钢片上放置上多个与直角钢片的竖直面或水平面正交接触的压杆式位移传感器，之后在振动台上加载地震波。

技术领域

本发明涉及涉及地震滑坡物理模型技术领域，具体涉及一种模拟含软弱层带斜坡地震动响应的振动台模型试验方法。

背景技术

我国是全球大陆地震最为集中和活动性最高的地区之一，地震诱发滑坡成为非常突出地质灾害问题，尤以2008年四川汶川Ms8.0级大地震为甚。软弱层带是常见于斜坡内部的不连续地质带，如层间构造错动带、挤压破碎带、风化壳等，软弱层带由于强度低，通常构成斜坡的潜在滑动破坏面。

在地震波传播过程中，软弱层带会对地震波产生折射、反射，有选择性的吸收和放大特定频域地震波，形成软弱层及其上下围岩的独特响应。因此，研究含软弱层带地质体地震动响应特征，尤其是软弱层带是否存在地震动放大，不仅能够有效评估含软弱层带滑坡是否发生，而且有助于该类地震滑坡滑带形成过程及机理研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的模拟含软弱层带斜坡地震动响应的振动台模型试验方法能够模拟地震含软弱层带斜坡动力响应。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种模拟含软弱层带斜坡地震动响应的振动台模型试验方法，其包括：

将地震过程斜坡中倾斜软弱层带受到的水平和垂直地震动分解为软弱层带法向和切向分力后，将斜坡模型转换为水平上呈方形体的振动台模型，此时软弱层带受到水平和垂直地震力；

根据振动台台面尺寸确定模型大小，利用实际斜坡长度与模型长度之比确定缩放系数，根据缩放系数确定振动台模型的软弱层带及上硬层和下硬层的厚度及物理力学性质，配制满足物理力学性质要求的材料，确定材料配比；

选取尺寸小于振动台台面的8mm厚钢板作为模型箱的底钢板和选取内侧壁有刻度线的5mm厚钢板作为模型箱的侧壁板，在底钢板的内表面焊接间距10cm、直径2cm的并排螺纹钢；

在底钢板四周设置有与振动台台面上螺栓孔相配合的螺栓孔，在底钢板的四侧边缘及侧壁板的下边缘均焊接上将侧壁板锁紧在底钢板上的锁扣，在侧壁板竖直方向的两边缘上焊接上将相邻两侧壁板锁紧在一起的锁扣；

将底钢板与侧壁板、侧壁板与侧壁板锁紧在一起形成模型箱，并在模型箱的四周内侧放置10cm厚度的聚乙烯泡沫；根据软弱层带、上硬层和下硬层的尺寸和密度称取其配料，并采用水拌和均匀；

浇注下硬层、软弱层带和上硬层，下硬层浇注完成后，在其进行刮毛处理后浇注软弱层带，软弱层带浇注完成后，在其进行刮毛处理后浇注上硬层，完成试验模型的浇注；

浇注过程中，在上硬层、软弱层带和下硬层设定位置处埋设上土压力传感器和加速度传感器，上硬层和下硬层内预埋包含水平面和垂直面的角钢片，角钢片的水平面或垂直面延伸出其所在硬层；

待振动台模型凝固成型后打开四周侧壁板锁扣，取下侧壁板和聚乙烯泡沫，当振动台模型养护完成后，不装或装上聚乙烯泡沫，并装上四周侧壁，并扣紧锁扣；将模型移动至振动台，采用螺栓将底钢板和振动台台面锁紧；

在模型箱底钢板上放置多个压杆式位移传感器，压杆式位移传感器探头的位移测点放置在角钢片的竖直面或水平面上并与竖直面或水平面正交，之后在振动台上加载地震波。