以青藏铁路工程抗震设计与加固为应用背景,采用地震反应分析的二维动力有限元法,开展青藏铁路冻土场地-路基的地震动力反应数值分析,给出了冻土场地-路基最大水平加速度、最大竖向加速度、最大动竖向正应力、最大动水平正应力、最大动剪切应力随地层深度的变化规律。研究表明:冻土层厚度对场地-路基地震动力反应有重要影响。路基顶部,冻土场地的最大竖向加速度远大于非冻土场地的最大竖向加速度,而冻土场地的最大水平加速度小于非冻土场地的最大水平加速度。冻土场地较非冻土场地动应力的峰值基本偏大且频率高,最大动竖向正应力随深度增大呈近似线性增大、而最大动水平正应力和最大动剪应力在冻土层与非冻土层分界附近则呈剧烈波动变化,与非冻土场地路基动应力反应明显不同。据此,指出了冻土场地路基在地震作用下的危险点所在位置。

以青藏铁路工程抗震设计与地震加固为应用背景,基于冻土场地路基的若干典型工况,开展多年冻土场地路基地震响应动应力性状的研究工作。研究表明,与不同的场地地形条件相比,冻土层对路基地震响应动应力的影响更加突出,尤其是含冻土层路基的地震动应力幅值、频率较不含冻土层路基的地震动应力幅值、频率大得多,因而冻土层的存在可能加剧了路基的震害响应。

多年冻土场地路基及与之相关土工构筑物的抗震已成为以往研究不足、而目前道路建设中又必须尽快解决的重要工程问题之一。以在建的青藏铁路工程的抗震设计与地震加固为应用背景,基于若干种较为典型的冻土场地路基工况,采用非水平场地土体(土工结构物)地震反应分析的二维动力有限元法,分别输入El Centro波及天津波,开展多年冻土场地路基地震加速度反应谱的研究工作。研究表明,在高频El Centro波和低频天津波输入下,无论冻土层存在与否,路基地震加速度反应谱均主要表现为高频脉冲型,反映了路基的地震冲击型破坏作用;当输入高频El Centro波时,在中、低频段,含冻土层路基的地震加速度反应谱较不含冻土层路基的地震加速度反应谱大;而在低频天津波输入下,冻土层存在与否,对路基地震加速度反应谱的影响较小。与不同的场地地形条件相比,输入地震波频率的不同,对冻土路基地震加速度反应的影响更大,尤其是当存在融沉盆时更加剧了路基的地震加速度反应。

直接针对目前多年冻土场地道路工程抗震问题研究尚很薄弱这一事实,以在建的青藏铁路工程的抗震设计与地震加固为应用背景,基于若干种较为典型的多年冻土场地路基工况,开展多年冻土场地路基地震动位移性状的研究工作。研究表明,与不同的场地地形条件相比,场地冻土层厚度对路基地震位移响应的影响更加突出,尤其是含冻土融层路基的地震动位移值较不含冻土融层路基的地震动位移值大,因而冻土融层的存在无疑加剧了多年冻土场地路基的震害响应。