表水入渗影响下隐伏地裂缝破裂扩展效应研究
发布时间：2021-05-21 21:30
地裂缝是在地壳浅表部土层中发育的一种地层错断或开裂现象,由内、外地质作用力及人类活动共同引起并在地表伴有不同形迹的出露形式,对穿过地裂缝的地上或地下构造物都有极大的破坏作用,在我国汾渭地区,尤其以西安市,地裂缝发育最为严重,对城市规划及地下空间发展都造成了极大的困难。而表水入渗又是隐伏地裂缝活动发展的重要诱发因素。本文在野外调查的基础上,采用大型物理模型试验和FLAC3D数值模拟两种方法,进行了表水入渗过程中地裂缝的破裂扩展过程的研究。本文主要成果如下:（1）针对汾渭盆地地区的地裂缝进行了表水入渗特征下的资料收集,包括裂缝的控制因素,剖面形态,发育范围,分布特点等因素展开叙述。通过收集分析现有资料,认为表水入渗下的隐伏裂缝重启活动分为四个主要过程:1)断层活动;2)表水入渗;3)水力冲刷;4)失水收缩。（2）开展了正断型隐伏地裂缝在表水入渗作用下的扩展发育特征研究。以下盘发育近直立裂缝,上盘发育反倾裂缝且未贯通至地表的隐伏裂缝模式为例进行了大尺寸模型试验,模型试验认为:1)下盘土体除直立裂缝外不发育其他破裂,表水没有下渗通道,从而下盘土体的浸润带仅在浅层地表发育;2)直立裂缝与反倾裂缝...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地裂缝成因研究
1.2.2 地裂缝模型试验研究
1.2.3 地裂缝数值模拟研究
1.2.4 地裂缝统计分析研究
1.2.5 水作用下地裂缝的扩展机制研究
1.3 研究内容及思路
第二章 汾渭盆地地区地裂缝的发育特征
2.1 汾渭盆地地区地裂缝概况
2.2 汾渭盆地地裂缝的发育及活动特征
2.2.1 口镇-关山地裂缝带
2.2.2 大荔地裂缝带
2.2.3 三原-富平地裂缝带
2.3 汾渭盆地地裂缝表水入渗成因机理
第三章 表水入渗作用下隐伏地裂缝破裂扩展的模型试验研究
3.1 模型实验设计
3.1.1 模型箱的设计介绍
3.1.2 监测系统设计介绍
(1)监测设备介绍
(2)监测系统设计
3.2 模型试验过程
3.2.1 模型试验的目的及工况
3.2.2 模型实验土样参数测定
3.2.3 模型试验步骤
3.3 表水入渗实验前裂缝发育特征
3.3.1 平面特征
3.3.2 剖面特征
3.4 表水入渗过程中剖面浸润带发育特征
3.4.1 表水入渗过程的参数设定
3.4.2 表水入渗过程中剖面浸润带扩展过程
3.5 表水入渗过程中土体应力变化特征
3.5.1 竖向(垂直)应力变化特征
3.5.2 横向(水平)应力变化特征
3.6 表水入渗过程中土体含水率变化特征
3.7 实验结论
第四章 表水入渗作用下隐伏地裂缝破裂扩展的FLAC3D数值模拟研究
4.1 快速拉格朗日连续介质分析法(FLAC)的理论背景
4.2 FLAC3D的基本计算原理
4.2.1 有限差分法
4.2.2 混合离散法
4.2.3 求解过程
4.3 FLAC3D内置本构模型
4.3.1 空模型
4.3.2 弹性模型
4.3.3 塑性模型
4.4 FLAC3D中实现非饱和渗流模拟的方法
4.4.1 表水入渗过程
4.4.2 饱和-非饱和渗流的计算原理
4.5 模型的建立
4.6 模型参数选取与边界条件
4.7 计算结果与分析
4.7.1 工况一结果分析
4.7.2 工况二结果分析
4.8 小结
结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]正断层与逆断层错动引起的上覆黏土变形特性离心试验[J]. 陈宇龙,黄栋. 岩土力学. 2017(S1)
[2]降雨及蒸发条件下地裂缝研究[J]. 吴小锋,李光范,胡伟,王晓亮. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[3]胶结黏土中正断层扩展的变形和孔压变化研究[J]. 蔡奇鹏,吴宏伟. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[4]非饱和渗流分析在FLAC3D中的实现和应用[J]. 周跃峰,谭国焕,甄伟文,樊少鹏. 长江科学院院报. 2013(02)
[5]抽水作用下先期断裂对地裂缝的影响研究[J]. 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 工程地质学报. 2010(05)
[6]地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 岩土力学. 2009(10)
[7]地裂缝破裂扩展的大型物理模拟试验研究[J]. 彭建兵,陈立伟,黄强兵,门玉明,范文,闫金凯,李珂,姬永尚,石玉玲. 地球物理学报. 2008(06)
[8]西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟[J]. 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳,陈立伟. 水文地质工程地质. 2008(06)
[9]地裂缝对地铁明挖整体式衬砌隧道影响机制的模型试验研究[J]. 黄强兵,彭建兵,门玉明,闫金凯,石玉玲. 岩石力学与工程学报. 2008(11)
[10]汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J]. 彭建兵,范文,李喜安,王庆良,冯希杰,张骏,李新生,卢全中,黄强兵,马润勇,卢玉东. 工程地质学报. 2007(04)
博士论文
[1]水作用下地裂缝成因机制及数值模拟[D]. 蒋臻蔚.长安大学 2011
硕士论文
[1]正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应研究[D]. 韩文卿.长安大学 2018
[2]中原镇集镇滑坡稳定性研究[D]. 史可.长安大学 2017
[3]地裂缝对地下管道的影响研究[D]. 邹蓉.长安大学 2009
[4]西安地铁隧道穿越地裂缝的模型试验研究[D]. 张成航.长安大学 2008
[5]城市隐伏活断层破裂成灾的模型试验及DSCM方法的研究[D]. 代树红.辽宁工程技术大学 2006
本文编号：3200409
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地裂缝成因研究
1.2.2 地裂缝模型试验研究
1.2.3 地裂缝数值模拟研究
1.2.4 地裂缝统计分析研究
1.2.5 水作用下地裂缝的扩展机制研究
1.3 研究内容及思路
第二章 汾渭盆地地区地裂缝的发育特征
2.1 汾渭盆地地区地裂缝概况
2.2 汾渭盆地地裂缝的发育及活动特征
2.2.1 口镇-关山地裂缝带
2.2.2 大荔地裂缝带
2.2.3 三原-富平地裂缝带
2.3 汾渭盆地地裂缝表水入渗成因机理
第三章 表水入渗作用下隐伏地裂缝破裂扩展的模型试验研究
3.1 模型实验设计
3.1.1 模型箱的设计介绍
3.1.2 监测系统设计介绍
(1)监测设备介绍
(2)监测系统设计
3.2 模型试验过程
3.2.1 模型试验的目的及工况
3.2.2 模型实验土样参数测定
3.2.3 模型试验步骤
3.3 表水入渗实验前裂缝发育特征
3.3.1 平面特征
3.3.2 剖面特征
3.4 表水入渗过程中剖面浸润带发育特征
3.4.1 表水入渗过程的参数设定
3.4.2 表水入渗过程中剖面浸润带扩展过程
3.5 表水入渗过程中土体应力变化特征
3.5.1 竖向(垂直)应力变化特征
3.5.2 横向(水平)应力变化特征
3.6 表水入渗过程中土体含水率变化特征
3.7 实验结论
第四章 表水入渗作用下隐伏地裂缝破裂扩展的FLAC3D数值模拟研究
4.1 快速拉格朗日连续介质分析法(FLAC)的理论背景
4.2 FLAC3D的基本计算原理
4.2.1 有限差分法
4.2.2 混合离散法
4.2.3 求解过程
4.3 FLAC3D内置本构模型
4.3.1 空模型
4.3.2 弹性模型
4.3.3 塑性模型
4.4 FLAC3D中实现非饱和渗流模拟的方法
4.4.1 表水入渗过程
4.4.2 饱和-非饱和渗流的计算原理
4.5 模型的建立
4.6 模型参数选取与边界条件
4.7 计算结果与分析
4.7.1 工况一结果分析
4.7.2 工况二结果分析
4.8 小结
结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]正断层与逆断层错动引起的上覆黏土变形特性离心试验[J]. 陈宇龙,黄栋. 岩土力学. 2017(S1)
[2]降雨及蒸发条件下地裂缝研究[J]. 吴小锋,李光范,胡伟,王晓亮. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[3]胶结黏土中正断层扩展的变形和孔压变化研究[J]. 蔡奇鹏,吴宏伟. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[4]非饱和渗流分析在FLAC3D中的实现和应用[J]. 周跃峰,谭国焕,甄伟文,樊少鹏. 长江科学院院报. 2013(02)
[5]抽水作用下先期断裂对地裂缝的影响研究[J]. 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 工程地质学报. 2010(05)
[6]地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 岩土力学. 2009(10)
[7]地裂缝破裂扩展的大型物理模拟试验研究[J]. 彭建兵,陈立伟,黄强兵,门玉明,范文,闫金凯,李珂,姬永尚,石玉玲. 地球物理学报. 2008(06)
[8]西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟[J]. 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳,陈立伟. 水文地质工程地质. 2008(06)
[9]地裂缝对地铁明挖整体式衬砌隧道影响机制的模型试验研究[J]. 黄强兵,彭建兵,门玉明,闫金凯,石玉玲. 岩石力学与工程学报. 2008(11)
[10]汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J]. 彭建兵,范文,李喜安,王庆良,冯希杰,张骏,李新生,卢全中,黄强兵,马润勇,卢玉东. 工程地质学报. 2007(04)
博士论文
[1]水作用下地裂缝成因机制及数值模拟[D]. 蒋臻蔚.长安大学 2011
硕士论文
[1]正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应研究[D]. 韩文卿.长安大学 2018
[2]中原镇集镇滑坡稳定性研究[D]. 史可.长安大学 2017
[3]地裂缝对地下管道的影响研究[D]. 邹蓉.长安大学 2009
[4]西安地铁隧道穿越地裂缝的模型试验研究[D]. 张成航.长安大学 2008
[5]城市隐伏活断层破裂成灾的模型试验及DSCM方法的研究[D]. 代树红.辽宁工程技术大学 2006
本文编号：3200409
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3200409.html
