汶川地震高速远程滑坡速度研究

汶川地震诱发了大量的高速远程滑坡。在超强的地震动作用下,坡体结构被撕裂并抛射后,受到坡体前缘地形及自身势能的影响,很容易转化为碎屑流作远程运动,这种高位滑坡以其很快的运动速度和超常的运动距离造成了巨大的灾害与损失。本文在对汶川地震大型典型高速远程滑坡大量现场调查的基础上,分析了坡体临空飞行运动初始速度、滑程运动最大速度以及碎屑流运动速度,并且以东河口滑坡为例,对比了不同计算方法下的运动速度和运动性,得到东河口滑坡的运动特征值μ=0.2292,最大运动速度Vm ax=63.40 m/s,平均运动速度超过25 m/s,属于超高速滑坡运动以及强碎屑流性质。     

汶川地震高速远程滑坡机制实验研究

汶川大地震触发了多处高速远程滑坡,导致了大量的人员伤亡及财产损失。其中,东河口滑坡是这次地震触发的最为典型的高速远程滑坡之一,同时也是目前备受关注、争论颇多的滑坡之一。野外调研结果表明,该滑坡的成因和动力特征主要包括震裂溃屈、水平抛射、碎屑流化和振动液化等4个方面。为了对该滑坡滑动过程中的振动液化这一动力特征进行模拟再现,在东河口滑坡体上采集了具有代表性的滑带土作为试验样品,并以该地震时的实测地震波作为动力输入,利用目前国际上最先进的DPRI环剪试验机,对滑坡滑动过程中的振动液化现象进行了一系列环剪试验研究。结果表明,地震作用过程中,发生在滑坡潜在滑面上的振动液化现象是导致高速远程滑坡产生的一个重要因素;伴随着振动液化过程,滑体的剪切强度迅速降低并产生逐渐增大的剪切位移,为高速远程滑坡的形成提供了条件     

金沙江矮子沟巨型古滑坡形成机制及运动过程研究

通过详细的野外调查,并结合遥感解译、室内试验以及数值模拟等手段,对矮子沟巨型古滑坡的基本特征、形成机制及运动演化过程进行了深入研究。矮子沟古滑坡的形成条件为：滑坡剪出口与坡脚之间存在巨大的高差,为滑坡的形成创造了良好的临空条件;顺向岸坡结构以及坡体内发育的多组控制性结构面是滑坡发生的结构基础;玄武岩系中的凝灰岩软弱夹层削弱了岩体的完整性,地表水及地下水长期入渗,水的软化作用降低了软弱夹层的抗剪强度;地震作用是造成岩体最终滑动失稳的关键因素。该滑坡的动力学过程可划分为四个阶段：(1)启程活动阶段。斜坡地形效应使得地震波在斜坡上部表现出异常放大现象,当短时间内积聚的振动能量超过岩土体的强度时,易形成高位滑坡,滑坡的变形破坏机制为拉裂-滑移;(2)近程活动阶段。近3.82×10⁸ m³的滑坡物质高位高速下滑,与矮子沟右岸坡体发生猛烈碰撞后进一步碎裂解体;(3)高速远程碎屑流阶段。碎屑流继续沿矮子沟高速运动约3 km;(4)堆积堵江阶段。滑坡物质最终形成体积为2.73×10⁸ m³的巨型堰塞坝,堵塞金沙江并...     

五尺坝地区库岸蓄水诱发型滑坡稳定分析

库水位周期性变化将改变原有水—边坡作用条件。结合三峡五尺坝库岸型斜坡地质条件,探讨了五尺坝滑坡成因机制,基于滑坡地质调查及变形破坏特征分析,其失稳模式概化为蠕滑—拉裂破坏,采用数值分析有限元软件Geostudio2007,对降雨入渗和库水位变化进行了数值模拟,提出坡体稳定系数在受到降雨与库水位升降导致的滑体内孔隙水压力的影响下有所减小,正常工况下滑坡整体稳定,极端工况滑坡会失稳。     

青海高原红层滑坡机理的地质综合分析

以西久公路(S101线)河北乡―红土山段改建工程中遇到的龙穆尔沟DH6#滑坡为例,从滑坡变形的强度场变化和应力场变化两条主线出发,综合研究了发育在青海高原红层地区的滑坡的变形及发展机制。研究表明特殊的岩土性质给高原红层滑坡的变形提供了物质基础;强烈的构造运动和特殊的高原气候是该滑坡变形的内部环境条件;河谷下切和强降雨作用是该滑坡变形的外部诱发因素。其中,特殊的岩土性质、河谷下切和强降雨作用对该类滑坡起着控制作用。将高原红层滑坡的发生发展机理归纳为:原始地貌→河谷下切→坡体卸荷松弛→岩土强度衰减→水的作用→岩土强度进一步衰减→坡体整体滑移。     

基于颗粒流方法的黄土地震滑坡数值模拟

基于颗粒流理论研究土质边坡动力稳定性及其滑动过程是近年来滑坡研究的一个新热点。在野外调查和室内试验的基础上,通过标定土体细观参数、模型建立、动力输入、动态监测等过程,利用PFC2D程序模拟了西吉县兴平乡堡湾村下马达子滑坡的失稳破坏运动过程,得到了该滑坡的破坏运动机理。得到如下结论：(1)下马达子滑坡的失稳机制是在地震作用下斜坡前缘牵引、后缘推挤,使得坡肩受拉发生破坏,失稳后坡肩位置较大的速度和位移是地震滑坡破坏力强、致灾范围大的主要原因;(2)黄土地震滑坡的滑坡后壁相对平缓,这是区别于重力滑坡的重要特征之一;(3)颗粒流模拟得到的滑坡前后相对高差和长度与实际情况较为吻合,因此,颗粒流方法可以用于地震滑坡滑距的预测。     

滑坡的摩擦力与正压力力偶的地震波场模拟

滑坡的地震波反演是确定滑坡动力学过程的有效途径.然而,目前的滑坡地震波反演大多基于点源模型,将滑坡面近似为点源,仅考虑滑体作用于滑床的摩擦力及其变化.但实际滑坡过程中,由于重力和滑动距离的存在,滑床还受到一个逐渐增加的正压力力偶作用.为定量探讨这一正压力力偶对滑坡地震波场的贡献,我们基于有限滑坡面模型,分别正演模拟了滑坡过程中摩擦力和正压力力偶的地震波场,得到了正压力力偶地震波场在整个滑坡地震波场中的能量比例及其随距离的变化.研究发现,正压力力偶地震波场具备近场项衰减特征,相较于摩擦力波场随距离衰减更快.正演模拟显示,正压力力偶地震波场在滑坡尺度2~3倍距离范围内较为显著;但在更远距离上,由于其幅度大致随距离的平方衰减,其贡献几可忽略.此外,正压力力偶波场在波形特征上与摩擦力波场也存在明显区别,二者的相对大小与摩擦系数和坡度等参数密切相关.本文模拟分析表明,完整的滑坡近场地震波场应该同时考虑摩擦力和正压力力偶的贡献;滑坡动力学参数反演中,利用近场地震波记录,考虑有限尺度的滑坡面,原则上我们不仅可以确定传统滑坡动力学参数,还有可能确定摩擦系数和流体压力等参数在空间上的变化分布.

     

降雨和地震耦合作用对滑坡稳定性的影响——以甘肃西和Ⅲ号滑坡为例

以甘肃省西和县西山Ⅲ号滑坡为例分析了地震与降雨耦合作用对滑坡稳定性的影响。采用GEOSTUDIO软件对其进行了天然及地震降雨耦合作用两种条件下的数值模拟。通过计算结果对比可知,西山Ⅲ号滑坡在天然状态下处于稳定状态;地震降雨耦合作用对西山Ⅲ号滑坡的稳定会起到很强的削弱作用,滑坡将处于失稳状态。在此处采用的计算条件下,相同降雨量下地震与不同降雨强度的耦合作用显示,降雨强度越小雨水入渗相对越多,地震作用下超孔隙水压力影响区域越大,滑坡越不稳定。     

巷道超前探测的并行Monte Carlo方法及电阻率各向异性影响

直流电阻率法通过观测单极-双极装置视电阻率曲线最小值位置估计掌子面前方低阻异常体距离,在巷道超前探测及矿井水害预测与防治工作中有广泛应用,并形成多种经验预测模型.本文基于直流电法巷道超前探测的各向异性电阻率三维有限元数值模拟,给出超前探线性预测模型.然而,实际井下地质结构复杂,异常大小不定且任意分布,而且可能存在有电阻率各向异性,使得目前由简单模型实验或数值模拟获得的预测公式不确定性较大,而且可靠性难于评价.Monte Carlo方法用随机化思想解决非确定性问题,我们将该方法与并行算法结合,对大量不确定的随机模型进行三维数值模拟,以验证各预测模型的准确度及可靠性.结果表明,本文的超前探线性预测模型较其他预测模型更为准确及可靠.但介质各向异性的影响很大,尤其当围岩电阻率具有各向异性时,所有预测模型的准确度及可靠性较差,给安全生产带来很大隐患.     

云南鲁甸M_S6.5地震红石岩滑坡稳定性的数值模拟

2014年8月3日鲁甸MS6.5地震触发了大量的滑坡崩塌,其中,位于鲁甸县李家山村和巧家县红石岩村交界处的牛栏江干流北岸的红石岩滑坡规模巨大,与此处位于左岸的红石岩古滑坡体的前缘部分一起堵塞了牛栏江而形成高达120m、体积达1 200×104m3的大型堰塞体。通过震后开展的野外实地调查,获得了红石岩滑坡发生处的地形地貌、地质构造、岩体结构及物质组成等资料。以这些第一手资料为基础,构建了红石岩滑坡的边坡模型,并应用边坡稳定性分析软件Geo Studio中Slope/W模块分别计算了红石岩滑坡体震前坡体安全系数和地震作用下的坡体安全系数。结果表明,红石岩滑坡体发生处的坡体安全系数在地震前为1.450,处于相对稳定状态,而鲁甸地震的地震动作用则使坡体的安全系数降低至0.962,直接导致红石岩坡体的失稳。文中进一步讨论了坡体滑动面的存在与否对坡体稳定性的影响:安全系数计算的结果表明,在中强地震作用下,先存滑动面的存在是导致大型滑坡形成的重要条件;对于高陡岩质边坡,如果没有先存滑动面,只可能形成浅表性滑坡。     

地震液化区桥台滑坡数值模拟

桥台在桥梁系统中占据重要位置,桥台的稳定性直接影响到桥梁的抗震性能。在国内外大量震害中发现大量由桥台破坏引起的桥梁损坏,而且这些破坏常常伴随着由于液化引起的地面大变形。为研究液化场地中桥台滑坡机理,采用完全耦合的有效应力分析方法,利用修正的PasterZienkiewicz Mark-Ⅲ模型来模拟砂土在地震荷载作用下的液化特性。研究台顶梁重和液化层位置对桥台位移的影响,并分析夯实作用对砂土液化的影响。结果表明:模拟得出结果与振动台试验结果基本一致,而且简单的夯实不能降低砂土液化的风险。     

岩石波速温度和压力系数的测量方法及其应用

概述了高温高压实验技术在研究地球深部物质组成和结构等方面所起的作用，认为它是把地球物理模型同地球深部物质组成结合起来必不可少的一个中间环节，通过分析典型的试验结果，介绍了在实验室测定岩石波速温度系数（ρ↓V/ρ↓T）P、压力系数（ρ↓T／ρ↓P）T和岩石本征波速（VO）的方法，以及运用它们进行波速外推的原理，结合前人工作实例，阐明了将此技术与地质及地球物理研究结合，为地球物理测深资料的解释提供实验约束的研究思路，针对在前人工作中实验参数及实验结果存在差异的现象，着重探讨了实验条件和流程对实验结果的影响，认为，在用回归方法计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，通常应在大于300MPa的压力段上采集实验数据，以消除岩石内部先存微裂隙的影响；在计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，为抑制热裂隙的产生，还应满足不小于1MPa/℃的压力增量；另外，测定（ρ↓V／ρ↓T）P时，实验温度不宜太高，以避免引起岩石内部的矿物相变和物态变化。     

10.6～1.5GPa、室温～1 200℃条件下青藏高原地壳岩石弹性波速特征

通过对采自青藏高原的六种地壳岩石，包括花岗闪长岩、混合岩、片麻岩、玄武岩、辉橄岩及斜长角闪岩等，进行高温高压纵波速度测量，发现绝大多数地壳岩石其纵波速度在压力高于0.2-0.3GPa时基本上随压力线性增加。在固定压力下随温度升高而降低，但在温度较低时这一现象并不明显，随温度的程式高波速出现明显降低。通过对实验后的样品进行显微薄片分析，发现含水矿物的脱水和部分熔融是造成岩石波迅速降低的主要原因。在实验过程中还发现高压下温度较高时，接收到的超声波振幅会增大。对实验中发现的这些现象本文进行了初步的分析和讨论。     

弹性波CT在高压摆喷防渗墙质量检测中的应用

针对高压摆喷防渗墙目前检测存在的问题,本文介绍了弹性波CT技术检测的基本原理和过程,对某水库大坝高压摆喷防渗墙的质量进行检测,并对部分墙体进行钻孔取芯及注水试验验证,通过实例分析,结果表明弹性波CT技术在防渗墙质量检测中具有检测速度快,检测准确度高的优点,在防渗墙质量无损检测中具有广阔的应用前景。      

地震波数值模拟的褶积微分算子法与伪谱法的对比分析

将基于Forsyte广义正交多项式的褶积微分算子法运用于复杂非均匀介质地震波场模拟中,并将计算结果与伪谱法计算结果进行分析比较。通过二者的计算时间对比发现:在同样的计算条件下,褶积微分算子法的采样时间始终小于伪谱法,这是其进行地震波数值模拟的一个明显优势。通过波场快照的对比,褶积微分算子法的模拟结果与伪谱法数值模拟结果的频散效应相当,可为地震波场的值计算提供一种新的选择。     

南京河西地区岩土体剪切波速与土层深度的关系

南京河西地区是南京市重点开发的新市区,该区域工程地质条件相似,主要为长江高河漫滩地质地貌单元。本文选取该地区47个典型钻孔的岩土体剪切波速资料,采用三种数学模型进行统计回归分析,运用相关系数R（或测定系数R^2）检验Vs-H之间的线性相关关系,并根据计算的SD值选择较优的数学模型。统计结果表明,该地区各类岩土体的Vs-H线性相关关系显著,说明采用上述数学模型进行Vs-H回归是可行的。对两个工程场地进行剪切波速预测,并对场地类别作出划分,检验结果表明,该地区各类岩土体的Vs-H经验关系是可靠的,符合当地岩土特征,在样本深度范围内有足够的工程应用精度,可以应用。     

大型结构地震反应值模拟中的波动输入

解耦的时域有限元数值模拟技术在考虑土－结构相互作用的大型结构地震反应分析中的应用日趋成熟。为完善其中的波动输入技术，本提出 了一种波动输入时步数值模拟的简便方法，替换对自由场的频域计算，从而使结构反应分析可以完全通过时步数值模拟实现。同时，通过数值实现，对这一实施方案的有效性进行了检验。     

Numerical simulation of the 1992 Flores tsunami: Interpretation of tsunami phenomena in northeastern Flores Island and damage at Babi Island

Numerical analysis of the 1992 Flores Island, Indonesia earthquake tsunami is carried out with the composite fault model consisting of two different slip values. Computed results show good agreement with the measured runup heights in the northeastern part of Flores Island, except for those in the southern shore of Hading Bay and at Riangkroko. The landslides in the southern part of Hading Bay could generate local tsunamis of more than 10 m. The circular-arc slip model proposed in this study for wave generation due to landslides shows better results than the subsidence model, It is, however, difficult to reproduce the tsunami runup height of 26.2 m at Riangkroko, which was extraordinarily high compared to other places. The wave propagation process on a sea bottom with a steep slope, as well as landslides, may be the cause of the amplification of tsunami at Riangkroko. The simulation model demonstrates that the reflected wave along the northeastern shore of Flores Island, accompanying a high hydraulic pressure, could be the main cause of severe damage in the southern coast of Babi Island.     

复杂介质地震波传播的褶积微分算子数值模拟h

将佛尔塞（Forsyte）广义正交多项式微分算子地震波场正演模拟算法运用于复杂非均匀介质模型的波场数值模拟中,并比较了该方法在计算效率和计算精度方面与有限差分方法和伪谱法的差异. 数值结果表明,这种广义正交多项式微分算子法计算速度快、精度高,对计算资源需求低,是一种颇具潜力的数值模拟方法.      

粘弹性介质地震波传播的褶积微分算子法数值模拟研究

早期的褶积微分算子法都是基于正反傅立叶变换而实现的,其精度比四阶有限差分稍高。本文将计算数学中的Forsyte广义正交多项式微分算子与褶积算子相结合,构建了一个新的快速、高精度褶积微分算子,其计算结果非常接近实验函数微分的精确值,精度与l6阶有限差分相当。粘弹性波动方程更真实地描述了实际地下介质中弹性波的传播规律及其波场特征。本文以二维粘弹性波动方程为例,推导了粘弹性介质波动方程的离散格式,用迭积微分算子法实现了粘弹性介质的地震波场正演模拟,并对其波传播特征进行了分析。计算结果表明该算法能正确模拟粘弹性介质中的地震波,正确地反映粘弹性介质中波场的传播规律。