地震滑坡启程剧动的机理研究及离散元模拟

论证并探讨了地震动诱发滑坡体启程剧动的机理。研究认为, 地震动对滑坡形成的影响, 主要是通过坡体波动振荡来产生; 坡体波动振荡在斜坡岩土体变形破坏过程中产生三种效应: 累进破坏效应、启动效应和启程加速效应; 并以骆驼岭滑坡为例, 采用离散元对斜坡在地震作用下的变形破坏过程进行数值模拟分析, 得出了一些既有理论研究意义, 又有实际应用价值的论断。     

土质边坡震裂机制物理模拟研究

为了研究地震中土质边坡(包括覆盖层边坡)在强震作用下破裂的成因机制,以 "5 ·12" 汶川特大地震为背景资料,采用震动台模拟试验进行了研究。模拟试验结果表明:斜坡震裂变形破坏与斜坡外形结构特征具有相关性。坡面转折点应力最易集中,破坏的可能性较大。震动条件下土质边坡完全破坏也具有一般性的规律,即以"一垮到底"的方式堆积于坡脚。本次震裂边坡形成机制研究初步显示了一定规律,但在地震条件下的动力响应问题还需进行更深入研究。     

深部岩体变形破坏的特征能量因子与应用

深部岩体在高地应力作用下储存了大量的弹性应变能。在开挖或爆破扰动作用下,原有的平衡状态被打破,围岩中形成了有势场和不平衡应力场。在不平衡力场和扰动场的共同作用下,岩体的变形与破坏表现出了诸如分区破裂化、大变形、岩爆以及人工地震等非线性行为。传统的连续介质理论并不能考虑岩体的构造特性与含能特性,因此无法很好地解释深部岩体的特殊非线性力学现象。特征能量因子从能量的角度出发,结合统计物理学观点,为分析深部岩体在动静荷载组合作用下的变形和破坏过程提供了有效的理论支撑。本文主要对特征能量因子进行了简要介绍,并回顾了其在深部岩体分区破裂以及动力诱发围岩不可逆变形等非线性工程灾害现象中的应用。     

青海玉树Ms7.1级地震地质灾害主要特征

2010年4月14日7时49分,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。玉树地震产生较连续的地表破裂和大量房屋破坏,并诱发了滑坡、崩塌和震裂山体。此外,地震诱发的砂土液化、水渠溃决等加剧了局部山体地质灾害。通过现场调查和地震前后玉树县地质灾害发育状况,简要阐述了地震地质灾害的主要发育特征,包括震后地质灾害数量明显增加、地震地质灾害分布受活动断裂控制、低位滑坡为主、地质灾害链生效应显著等,并对灾后重建过程中的地质灾害防治提出了建议。     

斜坡地质灾害的空间预测问题

结合典型实例阐明斜坡地质灾害的空间预测是灾害防治工作的前提条件与成败关键。继而讨论了“斜坡地质灾害空间预测”的内涵与工作程序,以及与斜坡稳定性评价预测相关的斜坡破坏型式,斜坡结构类型,斜坡破坏的环境条件和人类活动的影响等问题。在斜坡地质灾害空间预测的定义中,笔者将预测时段仅限于“工程年代”之内,且前提是保持现有斜坡结构和环境条件,以及可预料的人类活动影响;预测程序是先进行斜坡稳定性预测,然后再对稳定性差或较差的坡段进行灾害危险性(度)预测。关于斜坡破坏型式的划分,一是从它的影响范围和“量”与“质”的关系看都需重视其单次规模;二是要与斜坡的成因结构类型相结合,才能对现场地质调查与研究具有指导意义。为了展示斜坡的成因结构类型对稳定性的控制意义,本文提供了长江三峡工程库区和西部大开发中总结出来的碎屑岩和副变质岩斜坡的新类型系统,并对三类土质斜坡的典型结构特征和稳定性进行了简要比较。关于环境条件对斜坡稳定性影响的量化研究,笔者更看重多个非自体(非本坡段)天然模型观测和滑坡反算的成果。同时建议在全面准确的现场调研的基础上建立确定性地质模型并应用基础学科的相关原理进行单要素的量化分析和单元分析,以便进一步揭示斜坡变形破坏机理。     

地震诱发滑坡复活机制的FLAC3D 数值模拟分析

地震是影响斜（边）坡、滑坡稳定性的主要因素之一。白龙江上某大型滑坡经顺层斜坡发生倾倒变形而成,天然状态下处于基本稳定状态,在“5.12″汶川地震作用下,该滑坡有整体复活迹象,其后缘周界形成了连续贯通的拉裂缝、错动台阶,尤其是滑坡下游区变形拉裂较明显。本文以该滑坡在地震作用下发生复活为例,在分析滑坡所处的区域地质条件的基础上,详细研究了滑坡的基本特征以及地震作用导致滑坡复活的现象、特征,然后利用FLAC^3D 软件内置动力分析模块对该滑坡复活机制进行了分析、研究。数值分析表明,地震作用下滑坡变形破坏受坡体形态的影响较显著,滑坡对地震波具有明显的放大效应; 同一地震动条件下,滑坡体相对周边处于稳定状态基岩边坡对地震更为敏感。这较好地解释了“5.12″汶川地震作用下,该滑坡的复活原因。     

映秀—卧龙公路沿线汶川地震地质灾害研究

映秀—卧龙公路是汶川地震灾区距震中最近、震害最为严重的一条公路,本文对沿线地震地质灾害进行了详细的调查研究。依据震害特征,将沿线震害划分为斜坡中上部强风化岩体及土层失稳、结构面切割岩体崩滑失稳、滑坡、泥石流等4类,并分析了沿线震害发育规律。调查表明：龙门山后山断裂两侧地震地质灾害呈现显著的差异性,主要是由深大断裂的消震隔震效应,地貌放大效应,地质结构等三方面因素决定的。通过134条实测剖面分析,研究了地震失稳斜坡坡度和失稳部位。地震诱发失稳斜坡坡度在33°～84°之间,主要分布在41°～65°之间,可以认为地震诱发斜坡失稳灾害主要发生在40°以上的斜坡。斜坡失稳部位主要分布在斜坡中上部以及地貌突出部位,主要失稳部位在04坡高以上。从研究斜坡动力失稳的角度,将沿线斜坡划分为基岩-土层及强风化层斜坡地质结构、不利外倾结构面基岩斜坡地质结构、块状构造基岩斜坡地质结构、块碎石土层斜坡地质结构等几种地质结构模型,分析论述了各种地质结构相应的地震地质灾害类型及特点。
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工程开挖的结构效应与防治对策──以兰州西郊滑坡为例

开挖引起的滑坡作用不仅取决于斜坡带本身的地质结构,更取决于工程开挖与斜坡地质结构相互作用,因此科学地工程开挖可以避免这类地质灾害的发生。本文以2001年7月1日发生在兰州西郊白垩系砂岩顺层山坡上天然气长输管道管沟深开挖引起的岩层滑动和由此造成的兰州市煤气管道大变形问题为例,揭示了层间剪切带的工程开挖效应和对边坡稳定性的控制作用,总结了此类地质灾害教训。     

宝鸡市狄家坡滑坡稳定性研究

宝鸡市狄家坡斜坡是一个古滑坡。在调查滑坡区水文地质和工程地质条件的前提下, 本文描述了滑坡的形态与物质结构、滑坡表层的变形破坏特征及其影响因素, 探讨了古滑坡的发生机制。引用可以任意条分块体的Sarma方法, 研究了该滑坡在自然、地震、饱水和三者同时存在共四种状态下的稳定性, 并进行了斜坡表层黄土坡体的稳定性对于地下水位上升的敏感性分析。基本结论是, 狄家坡滑坡在整体上是稳定的, 其表层的黄土坡体在地下水位上升时会发生失稳破坏。最后, 提出了进行滑坡防治的工程对策。     

川藏公路茶树山滑坡特征及成因机制分析

通过对川藏公路茶树山滑坡地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡岩土体结构、边界条件、变形特征、影响因素,并结合3DEC数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入的探讨。综合分析表明,滑坡位于活动断裂带内,后缘斜坡陡峭,岩体破碎,同时前缘为较厚的松散堆积体斜坡,在地震活动、降雨等影响因素的诱发作用下,滑坡成因机制主要表现为以下3个阶段:(1)倾倒拉裂阶段,滑坡受后缘地形及岩体结构控制作用较为明显,在坡体浅表层一定深度范围内出现较为强烈的倾倒拉裂变形带,产生倾倒-拉裂滑动; (2)蠕滑变形阶段,前缘松散堆积体在强大的自重推力作用下发生蠕滑变形; (3)前部"锁骨段"剪断,整体失稳阶段,滑坡前部锁骨段在自重推力及断层活动的持续影响下,发生剪断,控制后缘倾倒拉裂体稳定性的潜在滑面与前缘松散堆积体体内的剪切滑动面贯通,滑坡整体失稳。     

武汉地区地震效应影响研究

虽然武汉市地震影响及地震危险性的水平较低 ,强震也不是武汉市工程地质环境的主要问题 ,但在城市生命线工程和高层超高层建筑方面必须考虑单体抗震设防。而且 ,随着武汉市城市建设的不断发展 ,地震效应影响逐渐成为武汉市工程地质环境评价的一个重要因子。文章在分析了武汉地区地震动衰减规律 ,进行了地震危险性评价 ,深入研究了各土层动力参数性质的基础上 ,指出武汉地区地震地面破坏主要存在砂土液化和软土震陷两种型式及各自可能的空间分布.     

岷江上游叠溪古堰塞湖沉积物粒度特征及环境意义

利用古堰塞湖沉积物中连续的地质记录来研究区域过去气候变化规律,这一方法是继通过深海沉积、极地与高山冰芯、黄土、湖泊、洞穴石笋、珊瑚等沉积物中的地质记录来研究全球气候变化途径之后的又一新途径。反映沉积物中环境信息的代用指标有多种,其中粒度特征就是其中一种,它可以反映沉积过程中的古环境、古气候特征。通过该项研究可以建立青藏高原东部边缘(岷江上游叠溪地区)2万年以来的古环境古气候演化规律以及地质环境的演化规律,找到气候环境变化与地质环境演化的相关性。本文采用精细粒度分析和系统粒度分析等方法提取了堰塞湖相沉积物的粒度特征资料,并与已有的冰川湖沉积物的研究成果进行了对比分析。通过精细分析得到了堰塞湖相沉积物多为粉土和黏土; 深色沉积物与粗颗粒相对应,浅色沉积物与细颗粒相对应的关系; 并结合有机质测试发现:深色沉积物有机质含量多于浅色沉积物,表明粗颗粒土代表的是雨水充沛水动力条件好且植被相对茂盛的气候环境特征,细颗粒土则与其相反; 沉积物中深浅交替的纹层厚度约为2~5cm; 这些特征与冰川湖沉积物特征差别很大,因此其代表的气候环境意义也完全不同。通过整个剖面的系统粒度分析得到了整个沉积过程的粒度变化特征,并据此结合年代测试结果将整个沉积剖面划分了7个粒度变化周期,揭示了该沉积过程中该地区经历了7次气候环境的变迁。     

5.12汶川大地震诱发大型崩滑灾害动力特征初探

对乙炔氧气混合气体中爆轰波与激波的正面对撞现象的实验研究是以高速摄影获 取两波对撞的x-t纹影图,以烟迹板记录对撞中的爆轰胞格图案,并基于激波 理论和经典CJ爆轰理论求解了两波对撞的稳态解并探寻其规律. 研究发现透射波系包括一道激波和爆轰波, 以及紧随爆轰波后的稀疏波区,这一结果对应于一维理论分析中的CJ解. 透射波系基本不受 初始压强影响;初始温度也只成比例地改变流场整体速度,温度越高,速度越快;对波系起 实质影响作用的是入射激波强度,激波越强,则整个透射流场呈现偏向激波的趋势;理论分 析还指出,稀疏波区的出现不可避免,当激波强度趋于声波稀疏波区趋于消失,激波越强则 疏波区趋于扩大. 两波对撞存在一个有限的转变阶段,透射爆轰首先减缓,接着迅速迸发为 过驱爆轰,然后再逐渐平衡为CJ爆轰. 对于强不稳定的燃气,对撞后爆轰波在空间上的发展 极不均衡,一些区域发生火焰面与诱导激波的严重脱离,随后的火焰面失稳发展为诱导激波 区内的爆轰波,实验观察到了这种爆轰在烟迹板上留下的极为精细的迹线.     

滩海区人工岛场地地震安全性评价

本文以辽河口滩海区人工岛场地为例, 从区域地震地质、近场区地震地质、区域地震活动等方面, 讨论了滩海区人工岛基本地震地质环境特点, 在此基础上, 完成场地地震烈度、地震设防参数、场地地震地质灾害等影响人工岛场地安全性的因素评价。结果说明, 从场地地震安全性角度, 本文所评价的场地, 对人工岛兴建是适宜的。     

南阳膨胀土的宏观结构与路堑边坡病害治理

南阳盆地是我国膨胀土主要分布地区之一,在宁(南京)—西(西安)铁路施工工程地质调查中,发现南阳地区上第三系中新统湖相沉积膨胀土中发育的构造裂隙、中更新统冲洪积膨胀土中发育的卸荷裂隙和全新统湖沼相膨胀土中发育的收缩裂隙控制了路堑边坡病害的形式、规模和破坏特征。施工过程中采取了针对性措施治理边坡病害,取得了明显的工程效果。     

大连开发区场地地震设计参数

根据工作区潜在震源区划分、潜在震源区地震活动性参数和地震动衰减关系, 进行场地地震危险性分析, 得到不同概率水平下场区相应地震烈度和基岩水平加速度峰值及其反应谱。根据场地工程地震条件划分不同地质单元及相应的场地类别, 进行不同概率水平的地震反应分析计算, 确定地震动设计参数。     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了“坍落拱梁”的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的“复合临空面”的“复合应力场”中“复合变动”的“复合机理”;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

强震条件下双面坡变形破坏机理的振动台物理模拟试验研究

5·12汶川地震引发了数以万计的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。为了研究双面坡在强震条件下的动力响应规律,本文在大量野外调查的基础上,采用振动台物理模拟试验手段,设计完成了四类11个模型试验,从改变模型的坡度和坡顶宽度、软岩硬岩结合、阶梯状坡形等角度,较系统地研究了双面坡在强震作用下的响应规律。试验结果显示：强震条件下地震水平惯性力是导致边坡破坏的主要原因; 在地震情况下边坡变形破坏表现出明显的初动破坏效应; 振动过程中双坡具有明显的共剪效应,坡面为阶梯状时其共剪效应更明显; 坡体结构为上软下硬时下部硬岩对振动具有一定的放大效应,上硬下软时坡体易整体偏移产生变形破坏。试验结论与实际情况基本符合。