正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应研究

发布时间：2020-10-17 03:01

　　 地裂缝是人类社会发展中遇到的另一个独立于滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降、地面塌陷的自然灾害问题,它既是地球表面的一种浅层破裂现象,又是一个受多种复杂因素制约和影响的地质灾害问题。目前已查明或出露的地裂缝大都是地表裂缝,事实上隐伏地裂缝的数量更多、范围更广,不同隐伏地裂缝活动速率对这些隐伏地裂缝破裂扩展所导致的灾害特征、经济损失、社会效应也可能会有较大区别。本文在收集整理西安地裂缝概况、活动规律资料的基础上,开展了2组不同活动速率的隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验,并通过PFC~(2D)离散元数值模拟软件展开了4组不同上覆土层厚度和差异活动速率影响的数值模拟试验,取得的主要成果如下:1、通过收集整理已有西安地裂缝运动特征、活动特征资料,绘制了西安地裂缝活动速率与影响带宽度关系图。2、开展了两组不同活动速率的隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验。试验发现隐伏地裂缝快速(塌陷)活动时,反倾裂缝的倾角大,扩展宽度、影响带和破碎带宽度窄,破碎程度小,随着隐伏地裂缝上部土体塌陷后,土体上下盘中的竖向应力和水平应力先小幅下降,随后又开始缓慢增加,最后达到土体自重应力状态;在地表位移上表现为竖向沉降和水平张引同时发生,水平张引约占竖向沉降量的2/3。隐伏地裂缝慢速活动时,反倾裂缝扩展的倾角小,扩展宽度、影响带和破碎带宽度较宽,破碎程度大,直立裂缝发育深;随着隐伏地裂缝开始活动,土体上盘的竖向应力和水平应力缓慢增加,下盘的竖向应力和水平应力缓慢减小,裂缝停止活动后,达到土体自重应力状态;在地表位移上主要表现为竖向沉降,水平张引量微弱。3、展开了4组差异活动速率、差异上覆土层厚度的数值模拟试验。试验结果显示:当隐伏地裂缝快速活动时,反倾裂缝扩展角较大,当隐伏地裂缝慢速活动时,反倾裂缝扩展角较小,该结果与物理模型试验结果一致;隐伏裂缝快速活动时,当模型上覆土体较薄时,模型上盘土体的竖向应力变化过程为压应力—拉应力—压应力;而当隐伏裂缝慢速活动时,上盘的竖向应力始终为压应力。4、基于最大周向拉应力强度因子理论,解析了隐伏裂缝活动时反倾裂缝的起裂角度与隐伏裂缝活动速率的关系,即隐伏裂缝快速活动(塌陷)时,反倾裂缝起裂角度大,慢速活动时,起裂角度小。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P642.2
【部分图文】：

长安大学硕士学位论文通过对比慢速活动、快速塌陷两组物理模型试验中隐伏裂缝破裂扩展的平剖面特征、地表沉降、土体应力情况，研究活动速率对隐伏地裂缝破裂扩展的影响情况。（3）正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应数值模拟借助数值分析（PFC2D）软件，通过改变隐伏地裂缝的活动速率，模拟隐伏地裂缝破裂扩展过程，达到与物理模型试验的结果相互验证的目的。本文技术路线图如图 1.1。

图 2.3 西北大学留学生楼地裂缝素描图（据王景明）表 2.2 西北大学留学生楼地裂缝活动特征一览表（据王景明）活动方式 南侧下降量 水平引张量 左旋扭动量累计位移量（mm） 200 50~80 5~10活动速率（mm/a） 7.7 2~3 0.2~0.4累计活动时间 26 年（1959 年~1984 年）.2.2 西安地裂缝活动特征1.间歇性

0 8.5 9.23 3.10 2.9 12.55 2.38 4.27 2.87 10.36 2.56 3.95 速率不均匀性缝运动的时空变化而言，西安地裂缝具有较明显的活动速率不均和位错同步性[2]。西安地裂缝活动速率不均匀性表现为两个方面动速率区域差异性和单条地裂缝不同区段活动速率差异性。整个域差异性表现为东南郊一带地裂缝活动速率高，通常为 5~30m活动速率相对较弱，通常为 1~10mm/a。单条地裂缝不同区段活一条地裂缝不同段地裂缝活动速率也有差异，总体表现为西段较烈。0 年~2005 年这 46 年间平均活动速率以及各地裂缝影响带宽度的值，得到活动速率与影响带宽度关系图，如图 2.4 所示。
【参考文献】

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本文编号：2844171