震陷滑坡建筑震害与设计对策.docx

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1、震陷滑坡建筑震害与设计对策黄土边坡受地震作用土体结构受损，出现震陷液化失稳破坏形成滑坡坍塌，边坡上建筑震害比平地严重，存在局部地形引起的地震动放大现象；属于地震易损土和建筑抗震不利地段；临近边坡的建筑应布置在地震塌滑区外，基础距稳定边坡一定距离，进行大震作用下边坡稳定性验算；采用水平地震放大系数，增大地震作用进行建筑抗震计算，提高边坡稳定评价可靠性和建筑抗震能力。六盘山以西陇中黄土丘陵区，受自然地形条件限制，常需在临近新黄土台地边坡布置建筑进行工程建设。土质疏松空隙比大的新黄土，在含水量W缩限含水量Ws时具有很强的湿陷性，在WWs时除湿陷性外又有震陷性。含水增大和地震动作用都会使土体结构损坏、

2、强度降低出现表面向下沉陷，在坡地陡坎处表现为坡面塌陷、在平地呈现出下沉裂缝。均匀黄土状边坡渗水性好，若下部无透水性差的隔水带，下渗不容易滞水形成流塑状的滑坡带，更多表现出渗水后的坡面局部湿陷性下陷，大部分滑坡是边坡内部土体下陷失稳所致。现状稳定的自然边坡陡坎，在地震作用下边坡内土震陷塌落引起滑坡失稳破坏，破坏程度与土体结构含水地震烈度有关，具体由场地土性能指标含水量地形条件范围确定，震陷和滑坡程度随地震烈度增大而加重。一般年降水300mm以上黄土坡地，在7度地震地面加速度PGA=170GaL出现滑坡、8度滑坡密集、9度滑坡成片出现、10度山区形成滑坡黄土流，原因可能是WWs和17%空隙比e0.

3、90新黄土，在7度以上地震作用下出现震陷液化所致，地震烈度7、8、9、10、11度震陷量分别7cm、730cm、3060cm、6080cm和大于80cm。黄土边坡受7度以上地震作用会出现失稳塌陷，评价黄土边坡稳定须考虑土的地震震陷液化影响；边坡建筑由于局部地形鞭端效应，产生黄土坡地地震放大现象，震害比平地建筑严重；本地区又属地震多发地，大部分位于8度以上抗震设防区，近年发生汶川、芦山、玉树地震均为超当地设防烈度大震，随着人口不断增加用地需求矛盾突出，在临近黄土边坡建设工程不可避免，有必要根据已有震害特点探索改进设计方法，提高边坡场地稳定评价可靠性和建筑抗震能力。1震害特征由湿陷性黄土Q14、新

4、近堆积黄土Q24、人工填土和晚更新世马兰黄土Q3组成的新黄土边坡，含水低、无扰动时强度高，能够保持良好壁立稳定性。中等强度地震动作用下土体结构破坏，强度迅速降低出现震陷失稳下陷，在往复地震动加速度不断作用下，边坡土因震陷出现失稳破坏形成滑坡，地基土出现不均匀沉降和裂缝；边坡上建筑出现明显的地震放大效应，滑坡震陷液化和地震放大是主要震害。1.1地震滑坡确定的边坡滑坡坍塌主要与土体动强度Cd和地震烈度大小有关，地震动作用使疏松粒状新黄土结构体损坏强度降低出现震陷，扰动黄土动强度Cd比原状土降低30%50%3，改变了边坡稳定条件出现滑坡。结构越疏松孔隙比越大含水越高、黄土Cd值越低震陷滑坡越容易出现

5、，结构受损后的松散新黄土，在地震动能边坡势能的共同作用下，坡体倾泻向边坡外滑出，距坡顶水平滑距长LH2H，以前无水不滑坡说法，对黄土边坡为中强地震必滑坡。1970年西吉Ms5.3级地震震中烈度I0=7度，1995年永登Ms5.8级地震I0=8度，极震区黄土斜坡出现多处滑坡充分说明了这一点，且有水滑坡在黄土地区也与地震有关，前期地震使土强度降低、渗水性增强，后期暴雨迅速下渗，土强度持续减小，水土合算下滑推力增大出现滑坡。1984年天水礼县、2012年彝良雨后滑坡应该属于这种情况。由于地震动作用黄土有效内摩擦角d比静内摩擦角低78，地震滑坡塌滑范围也比较大；至于地震烈度越高相当于下滑作用越大，滑坡

6、越容易出现后果越严重；粗略估算7、8、9度地震，相当于边坡坡角增加6、10、20上下，无地震时40稳定的边坡，在7、8、9度地震作用下33、30、21才有可能稳定。黄土边坡稳定评价不宜采用土静力学指标，应采用地震作用下Cd和适当烈度加速度值验算，边坡稳定不全由坡高坡形土静力强度决定，而是地震动作用下的稳定性问题。1.2边坡效应7.22永登Ms5.8级地震中坡地地形高处振幅相对较大，山梁上地震烈度比山下高0.51度2，是地形引起的地震动放大现象。相似情况2013年岷漳Ms6.6级地震重复出现，建在山坡房屋灾情严重，部分倒塌，灾害分布与山体起伏地质构造走向趋于一致，局部地形和松软黄土对地震波的放大

7、明显；2014年鲁甸Ms6.5级地震，建在坡地基础部分埋入地下的房屋，结构下部损害比平地严重。陡坎边坡和松软黄土属抗震不利地段已经验证，震害比同烈度平坦场地严重，边坡上的建筑应按抗震规范要求，采用水平地震增大系数，放大地震作用进行计算，提高建筑抗震能力，同一结构单元地下结构埋深嵌固位置相同，边坡挡墙与房屋结构脱开建设，结构计算模型与边界工况吻合。1.3震陷液化黄土震陷液化下陷失稳程度，与土质结构含水和地震烈度大小有关。干容重d1.63g/cm3、W10%、e0.85的密实干黄土，在8度地震作用下无明显震陷；e0.8、W饱和含水量Wr的黄土一般无湿陷性；但e0.90、W缩限含水量Ws和17%黄土

8、具有震陷性，且在含水增加湿陷消除后仍具有软土震陷性；W塑限含水量Wp和25%震陷明显，塑性指数IP10粉质黄土还会出现液化，震陷主要出现在距地面20m深范围2。滑坡上部以震陷失稳破坏为主，滑坡下部和土层深处兼有液化流滑失稳破坏，基础附近震陷出现在距基础中心2倍的基础宽范围，黄土液化多出现在WWr、IP10粉质新黄土底部、地下水埋深较浅或有渗水源的沟河岸边附近。震陷多出现在土质疏松的上部WWp的湿黄土中，同一场地震陷液化随烈度值增大而加重，新黄土边坡稳定验算应计入震陷和液化影响，对安全系数适当放大。2设计对策新黄土边坡具有地震场地土易损滑坡和建筑地震作用放大效应，设计应采取改进措施：建筑布置在地

9、震塌滑区范围外；基础距稳定边坡一定距离；为边坡治理留足空间；进行地震作用下边坡稳定性验算；按验算情况调整基础设计建筑位置；采用水平地震放大系数；增大地震作用进行抗震验算；距离水体一定距离布置建筑；提高边坡地震稳定性和建筑抗震能力。2.1建筑布置为避免建筑位于滑坡体上失稳损坏，布置应避开地震塌滑区，坡顶建筑退让至塌滑面外、坡底无护坡建筑在边坡滑距外布置；塌滑区无直接荷载作用的新黄土边坡，其范围按L+Lt=H/tg估算，如图1所示，H边坡高L坡顶至坡底水平距离，LH坡顶至滑坡范围水平距离，土破裂角，=（+d）/2，d黄土地震动内摩擦角，d=-8，黄土内摩擦角2428、含饱和水内摩擦角r1416，L

10、t坡顶至塌滑区外缘水平距离，Lb滑坡范围至坡底水平距离，一般自然黄土边坡坡角90，Lt=（1/tg-1/tg）H，Lb=（2-1/tg）H，常见坡度不同值Lt和Lb计算结果见表1。坡顶建筑基础距塌滑区外缘最近距离1.5b、3d和3m，b垂直边坡方向基础宽，d桩基直径，按护坡尺寸为边坡治理留够空间；坡底建筑在滑距外、基础不影响边坡结构稳定最小间距2m，留足地面排水设施位置；条件受限不满足要求应设护坡或采用桩基础解决。2.2稳定验算均匀的黄土边坡稳定验算，应计入土和坡顶建筑自重，取场地活载1020kN/m2，采用地震作用下沿基础内边的圆弧滑动面条分法计算。鉴于场地稳定的危害程度比建筑本身损坏还重要

11、，省内黄土地区地震活跃，以前曾出现过较大地震，未来出现超设防烈度地震可能性存在，根据积极预防底线思维防灾理念，坡顶有建筑边坡应比设防烈度提高一度，相当于进行大震作用下边坡稳定性验算。考虑新黄土震陷和液化对滑坡不利影响，边坡地震作用下稳定性安全系数取Fst1.2，不满足应调整建筑位置基础形式和设护坡使其符合要求，各基本烈度通过土体重心指向坡外的水平地震作用Ge=wG，G含建筑重的滑体自重标准值，饱和土取水土合算重度sat18kN/m3，w综合水平地震影响系数见表24，土体滑坡面粘聚力采用地震动强度C。2.3抗震计算除H5m、坡降H/L0.3边坡外，其他边坡按其形态建筑与坡顶的距离L1，采用水平地

12、震放大系数=1+计算5，附加水平地震调整系数：L1/H2.5，=1.0，2.5L1/H5，=0.6，L1/H5，=0.3，建筑与边坡位置见图2，局部突出地形地震动参数增大值见表3。为防止临水黄土边坡地震时液化发生流滑失稳破坏，建筑应距乡村20年一遇洪水位、城镇50年一遇洪水位水边5H和100150m6。新黄土边坡地震易损滑坡震害严重，建筑应布置在地震塌滑区外，基础距稳定边坡1.5b、3d和3m，留足治坡空间，坡底建筑位于边坡滑距外至少2m，留够地面排水设施位置；边坡稳定评价采用大震作用下、土加建筑自重的圆弧滑动面条分法计算，稳定安全系数Fst1.2；建筑抗震计算采用水平地震放大系数=1+，增大地震作用提高抗震能力，建筑与水体距离5H和100150m防止边坡流滑失稳破坏。