1、背景介紹
“十四五”規(guī)劃中明確指出要實(shí)施高鐵工程、高速公路、護(hù)坡堤岸、橋梁隧道等公共基礎(chǔ)設(shè)施安全加固，穩(wěn)步提升工程抗震防災(zāi)能力。
現(xiàn)如今，大量高鐵工程、高速公路、護(hù)坡堤岸、橋梁隧道等巖土工程建在西南部的強(qiáng)震區(qū)，巖土邊坡的地震穩(wěn)定性問(wèn)題日趨突出。邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律和破壞機(jī)制的研究作為邊坡動(dòng)力穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)，是重要的先決條件。
研究區(qū)地理位置和地形特征剖面圖
2、研究?jī)?nèi)容
地震作用下的邊坡動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制和穩(wěn)定性的研究，采用物理模型試驗(yàn)方法中的大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，可以模擬地震波直接作用于邊坡的整個(gè)過(guò)程。
采用新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，高速DIC方法搭配兩臺(tái)高速攝像機(jī)，對(duì)振動(dòng)臺(tái)加載模型邊坡的破壞過(guò)程進(jìn)行直觀(guān)的觀(guān)測(cè)。振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)以其試驗(yàn)規(guī)模較大、可實(shí)時(shí)再現(xiàn)震害現(xiàn)象和可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是目前探尋邊坡震害機(jī)理最理想的研究手段。
振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)
振動(dòng)臺(tái)最大負(fù)載為4.0×104 kg，滿(mǎn)載水平向和豎向加速度分別為1.5 g 和 1.0 g，滿(mǎn)載峰值水平速度為 1.5 m/s、豎向速度為 1.2 m/s，最大水平位移和豎向位移分別為 300 mm和150 mm。
本次高速DIC測(cè)試試驗(yàn)，選取汶川地震中近斷層臥龍臺(tái)站記錄的強(qiáng)震東西向（E?W）分量，作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面輸入的動(dòng)力荷載，試驗(yàn)激振加載方向?yàn)樗?X 向，輸入的 X方向地震波可以看作是水平剪切波。
振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)
高速DIC方法-坡體模型
試驗(yàn)工況加載過(guò)程中，通過(guò)高速DIC方法，高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)記錄邊坡模型的響應(yīng)狀態(tài) 。 基于光學(xué)測(cè)量 技術(shù)的三維數(shù)字圖像（XTDIC）系統(tǒng)追蹤地震荷載作用下邊坡的位移。
新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)搭配兩臺(tái)分辨率為200萬(wàn)像素的高速攝像機(jī)，采集頻率為50 Hz。XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)基于雙目立體視覺(jué)技術(shù)，使用兩臺(tái)高速攝像機(jī)采集物體變形各階段的實(shí)時(shí)圖像。通過(guò)對(duì)坡面標(biāo)記點(diǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別，實(shí)現(xiàn)標(biāo)記點(diǎn)的立體匹配，利用編碼標(biāo)記點(diǎn)重建表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)和位移，計(jì)算邊坡在多期地震作用下的變形過(guò)程。
試驗(yàn)方案和高速DIC監(jiān)測(cè)方案圖
3、試驗(yàn)結(jié)果和分析
加速度放大效應(yīng)分析
地震慣性力是導(dǎo)致邊坡變形失穩(wěn)的重要原因，研究加速度的變化規(guī)律是評(píng)價(jià)邊坡動(dòng)力響應(yīng)的基本指標(biāo)。
另外，不同的坡面形態(tài)影響地震波在坡內(nèi)的傳播規(guī)律，進(jìn)而產(chǎn)生不同的地震動(dòng)響應(yīng)。高速DIC方法采集圖像與分析表明，均勻平臺(tái)寬度的邊坡具有較強(qiáng)抵御地震破壞的能力。
模型破壞機(jī)理分析
采用新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)搭配的高速攝像機(jī)采集圖像，DIC軟件分析邊坡隨著地震波加速度增加的變形及破壞過(guò)程。將破壞現(xiàn)象分為淺層蠕滑（0.1~0.4 g）、局部拉裂（0.4~0.6 g）、加 速 變 形（0.6~0.8 g）和 整 體 失 穩(wěn)（0.8~1.0 g）四個(gè)發(fā)展階段。模型試驗(yàn)結(jié)果顯示，變形破壞模式總體表現(xiàn)為滑移?拉裂式。
4、研究結(jié)論
新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)搭配高速攝像機(jī)，高速DIC方法可對(duì)階梯式順層巖質(zhì)邊坡變形及裂縫演化進(jìn)行分析，研究在不同激振幅值下邊坡的震裂損傷。
實(shí)驗(yàn)分析表面，均勻階梯寬度的邊坡具有較強(qiáng)抵御地震破壞的能力。根據(jù)邊坡變形測(cè)量的震裂累積破壞過(guò)程，將破壞現(xiàn)象分為四個(gè)發(fā)展階段，邊坡變形破壞模式總體表現(xiàn)為滑移拉裂式。
案例摘自：【信春雷，成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，近斷層地震動(dòng)對(duì)階梯式順層巖質(zhì)路塹邊坡震裂損傷的作用機(jī)制】