沉积土-花岗岩覆盖层含隧道边坡动力响应特性与抗震加固方法研究

本文针对中国西部频发地震区含隧道覆盖层边坡的稳定性问题，通过FLAC3D建立原始边坡（Model 1）、含隧道边坡（Model 2）及加固边坡（Model 3）模型，结合时频耦合分析揭示了地形梯度与覆盖层共同作用下边坡加速度非线性响应规律（MPGA峰值出现在h/H=0.5处），提出梁-桩-锚协同加固方案使边坡水平位移降低30%，为高烈度区滑坡防治提供理论支撑。

　　

Highlight

覆盖层含隧道边坡在西部地震频发区面临严峻稳定性挑战。本研究通过创新性时频耦合分析框架，首次系统阐释了地形梯度与土-岩界面效应对动力响应的协同作用机制。

动态响应的时域特征

峰值地面加速度（PGA）分析显示，边坡表面M_PGA呈先增后减的非线性趋势，在坡肩位置（h/H=0.5）达到最大值2.93。有趣的是，隧道结构如同"能量调节器"，使上覆土层低频成分（1-4Hz）产生显著放大效应，而下伏土层则出现能量衰减现象。

局部精准加固方案

针对传统加固方案经济性差的痛点，研发的梁-桩-锚复合结构（beam-pile-anchor）展现出卓越性能：

• 使M_PGA从2.93降至2.13

• 最大水平位移减少30%

• 通过HHT能量谱验证关键滑移带能量耗散效率提升40%

讨论

研究突破传统单域分析局限，首次建立时域-频域-时频域关联框架。特别发现：覆盖层厚度变化会引发"低频共振陷阱"效应，而隧道结构则产生"能量屏蔽现象"。

结论

1. 1.

   创新性提出h/H=0.5为抗震加固关键控制点；

2. 2.

   揭示隧道结构对覆盖层"上放大下衰减"的独特能量分配机制；

3. 3.

   研发的协同加固体系实现抗震性能与经济性的最佳平衡。