Seismic Response of Reinforced Soil Slope Considering Interface Stiffness Softening under Different Water Content

LI Shuijiang; TONG Yanguang; LIU Feiyu; CHEN Shuqi

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221006002

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Seismic Response of Reinforced Soil Slope Considering Interface Stiffness Softening under Different Water Content

更新时间：2025-09-25

- Seismic Response of Reinforced Soil Slope Considering Interface Stiffness Softening under Different Water Content
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 4, Pages: 862-870(2023)
- 作者机构：
  
  1.广州环保投资集团有限公司，广东广州 510330
  2.上海大学力学与工程科学学院，上海 200444
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221006002
  CLC： TU443
- Received：06 October 2022，
  
  Revised：2022-12-25，
  
  Published：28 August 2023
- 稿件说明：
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李水江,童艳光,刘飞禹等.不同含水率下考虑筋土界面刚度软化的加筋边坡地震响应[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):862-870.

LI Shuijiang,TONG Yanguang,LIU Feiyu,et al.Seismic Response of Reinforced Soil Slope Considering Interface Stiffness Softening under Different Water Content[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):862-870.
李水江,童艳光,刘飞禹等.不同含水率下考虑筋土界面刚度软化的加筋边坡地震响应[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):862-870. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221006002.

LI Shuijiang,TONG Yanguang,LIU Feiyu,et al.Seismic Response of Reinforced Soil Slope Considering Interface Stiffness Softening under Different Water Content[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):862-870. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221006002.

摘要

加筋土结构具有较好的整体变形协调能力以及抗震性能，被广泛应用于边坡工程中。基于不同含水率下残积土及筋土界面室内直剪试验数据，在有限差分软件中考虑不同含水率下土体和筋土界面抗剪强度参数，并通过FISH语言编程在数值计算中实现筋土界面剪切刚度动态变化过程，分析加筋边坡在不同含水率、筋材长度、筋材间距及地震峰值加速度工况下的位移、应力、加速度响应。模型计算结果表明：相比不考虑筋土界面刚度软化情况，考虑筋土界面剪切刚度软化情况下含水率对加筋边坡水平位移和加速度放大系数的影响较大；坡面侧向位移、坡顶沉降和筋材拉应力与回填土含水率呈正相关，加速度放大系数与含水率呈负相关；在一定范围内增加筋材长度能够有效降低加筋边坡坡面的水平位移；筋材间距对含水率越低的加筋边坡坡面侧向位移影响越大；地震峰值加速度越大，含水率对坡面水平位移影响越大。

Abstract

Reinforced soil structure has better overall deformation coordination ability as well as seismic performance， which is widely used in slope engineering. Based on the laboratory direct shear test data of residual soil and reinforcement-soil interface， the interface shear strength parameters of soil and reinforced soil under different water contents were considered in the finite difference software， and the dynamic process of interface shear stiffness of reinforced soil was realized in numerical calculation by using FISH programming language. The displacement， stress and acceleration responses of a reinforced soil slope under different water contents， reinforcement lengths， reinforcement spacings and seismic peak acceleration conditions were analyzed. The results show that compared to the case without considering the stiffness softening of the reinforcement-soil interface， the effect of water content on the horizontal displacement and acceleration amplification coefficient of the reinforced soil slope is greater than that considering the shear stiffness softening. The lateral displacement of slope surface， the settlement at slope top and the tensile stress of reinforcement are positively correlated with the water content of backfill soil， while the acceleration amplification coefficient is negatively correlated with the water content of backfill soil. Increasing the length of reinforcement in a certain range can effectively reduce the horizontal displacement of the slope. The bar spacing has a greater influence on lateral displacement of the reinforced slope with lower water content. The greater the peak seismic acceleration， the greater the effect of water content on the horizontal displacement of the slope.

关键词

Keywords

references

Wang H ， Yang G Q ， Wang Z J ， et al . Static structural behavior of geogrid reinforced soil retaining walls with a deformation buffer zone ［J］. Geotextiles and Geomembranes ， 2020 ， 48 （ 3 ）： 374 ‑ 379 .

徐鹏，蒋关鲁，王珣，等 . 面板对加筋土挡墙影响的离心模型试验研究［J］. 岩土力学， 2019 ， 40 （ 4 ）： 1427 ‑ 1432 .

Xu P ， Jiang G L ， Wang X ， et al . Centrifuge model tests on influence of facing on reinforced soil retaining walls ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2019 ， 40 （ 4 ）： 1427 ‑ 1432 . （in Chinese）

徐鹏，蒋关鲁，王宁，等 . 填土相对密实度对加筋土挡墙的影响研究［J］. 岩土力学， 2018 ， 39 （ 11 ）： 4010 ‑ 4016 .

Xu P ， Jiang G L ， Wang N ， et al . Centrifugal model test on influence of relative compactness on reinforced soil retaining walls ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2018 ， 39 （ 11 ）： 4010 ‑ 4016 . （in Chinese）

张垭，汪磊，刘华北 . 面板倾角对模块式面板加筋土挡墙筋材内力的影响［J］. 岩土工程学报， 2017 ， 39 （ 9 ）： 1680 ‑ 1688 .

ZhangY ， Wang L ， Liu H B . Influence of facing batter angle on reinforcement load of reinforced soil retaining wall with modular block facing ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2017 ， 39 （ 9 ）： 1680 ‑ 1688 . （in Chinese）

陈建峰，田丹，柳军修 . 刚/柔性组合墙面加筋土挡墙内部破坏机制［J］. 岩土力学， 2018 ， 39 （ 7 ）： 2353 ‑ 2360 .

Chen J F ， Tian D ， Liu J X . Internal failure mechanism of reinforced soil walls with rigid/flexible facings ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2018 ， 39 （ 7 ）： 2353 ‑ 2360 . （in Chinese）

Mamaghanian J ， Viswanadham B V S ， Razeghi H R . Centrifuge model studies on the performance of geocomposite reinforced soil walls subjected to seepage ［J］. Geosynthetics International ， 2019 ， 16 （ 4 ）： 371 ‑ 387 .

Razeghia H R ， Viswanadhamb B V S ， Mamaghanian J . Centrifuge and numerical model studies on the behaviour of geogrid reinforced soil walls with marginal backfills with and without geocomposite layers ［J］. Geotextiles and Geomembranes ， 2019 ， 47 （ 5 ）： 671 ‑ 684 .

Albino U R ， Portelinha F H M ， Futai M M . Numerical simulation of a geotextile soil wall considering soil atmosphere interaction ［J］. Geosynthetics International ， 2020 ， 27 （ 4 ）： 394 ‑ 413 .

李丽华，石安宁，肖衡林，等 . 加筋土挡墙静载模型试验及其力学性能研究［J］. 岩土力学， 2018 ， 39 （ 12 ）： 4360 ‑ 4368 .

Li L H ， Shi A N ， Xiao H L ， et al . Model test and mechanical properties study of reinforced earth retaining wall ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2018 ， 39 （ 12 ）： 4360 ‑ 4368 . （in Chinese）

杨广庆，刘伟超，刘华北，等 . 台阶式加筋土挡墙水平位移模式研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2018 ， 37 （增1 ）： 3652 ‑ 3658 .

Yang G Q ， Liu W C ， Liu H B ， et al . Horizontal displacement modes of tiered geosynthetic reinforced soil retaining wall ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2018 ， 37 （ Sup1 ）： 3652 ‑ 3658 . （in Chinese）

Xu P ， Hatami K ， Jiang G . Shaking table study of the influence of facing on reinforced soil wall connection loads ［J］. Geosynthetics International ， 2020 ， 27 （ 4 ）： 364 ‑ 378 .

Liu S H ， Jia F ， Chen X L ， et al . Experimental study on seismic response of soilbags‑built retaining wall ［J］. Geotextiles and Geomembranes ， 2020 ， 48 （ 5 ）： 603 ‑ 613 .

Liu S H ， Fan K W ， Xu S Y . Field study of a retaining wall constructed with clay‑filled soilbags ［J］. Geotextiles and Geomembranes ， 2019 ， 47 （ 1 ）： 87 ‑ 94 .

王家全，张亮亮，赖毅，等 . 加筋土挡墙静动力学特性大模型试验研究［J］. 岩土力学， 2019 ， 40 （ 2 ）： 497 ‑ 505 .

Wang J Q ， Zhang L L ， Lai Y ， et al . Large‑scale model tests on static and dynamic mechanical characteristics of reinforced earth retaining wall ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2019 ， 40 （ 2 ）： 497 ‑ 505 . （in Chinese）

王家全，徐良杰，黄世斌，等 . 动载下土工格栅加筋桥台挡墙承载性能分析［J］. 岩土力学， 2019 ， 40 （ 11 ）： 4220 ‑ 4228，4269 .

Wang J Q ， Xu L J ， Huang S B ， et al . Bearing capacity analysis of geogrid reinforced abutment retaining wall under dynamic load ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2019 ， 40 （ 11 ）： 4220 ‑ 4228，4269 . （in Chinese）

曹建洲，刘华北，樊成 . 双面加筋路堤的地震动力响应分析［J］. 岩土工程学报， 2019 ， 41 （ 5 ）： 918 ‑ 926 .

Cao J Z ， Liu H B ， Fan C . Seismic response analysis of back to back mechanically stabilized earth （MSE） walls ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2019 ， 41 （ 5 ）： 918 ‑ 926 . （in Chinese）

蔡晓光，李思汉，黄鑫 . 水平地震作用下双级加筋土挡墙格栅应变及破裂面分析［J］. 岩土工程学报， 2018 ， 40 （ 8 ）： 1528 ‑ 1534 .

Cai X G ， Li S H ， Huang X . Geogrid strain and failure surface of two‑stage reinforced soil retaining wall under horizontal seismic loading ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2018 ， 40 （ 8 ）： 1528 ‑ 1534 . （in Chinese）

Huang C C . Seismic responses of vertical‑faced wrap around reinforced soil walls ［J］. Geosynthetics International ， 2019 ， 26 （ 2 ）： 146 ‑ 163 .

曹礼聪，张建经，付晓，等 . 条带式刚性面板加筋土挡墙筋带应变响应特性研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2017 ， 36 （ 7 ）： 1768 ‑ 1779 .

Cao L C ， Zhang J J ， Fu X ， et al . Strain response of the stripe reinforced soil with rigid retaining wall ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2017 ， 36 （ 7 ）： 1768 ‑ 1779 . （in Chinese）

肖成志，王嘉勇，周霞 . 受静载和循环荷载作用的基础下加筋挡墙工作性能分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2017 ， 36 （ 6 ）： 1542 ‑ 1550 .

Xiao C Z ， Wang J Y ， Zhou X . Performance of geogrid‑reinforced soil retaining walls subjected to static and cyclic footing loadings ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2017 ， 36 （ 6 ）： 1542 ‑ 1550 . （in Chinese）

Nye C J ， Fox P J . Dynamic Shear behavior of a needle‑punched geosynthetic clay liner ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2007 ， 133 （ 8 ）： 973 ‑ 983 .

Vieira C S ， Lopes M L ， Caldeira L M . Sand‑geotextile interface characterisation through monotonic and cyclic direct shear tests ［J］. Geosynthetics International ， 2013 ， 20 （ 1 ）： 26 ‑ 38 .

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