地震波作用下缓坡失稳破坏的机理研究

发布时间：2020-06-20 06:12

【摘要】：近年来,边坡在地震作用下的崩滑及失稳破坏往往会给国家和人民造成不可估量的损失,地震诱发崩滑次生灾害远远大于地震本身带来的危害。通过对海原、汶川及芦山大地震统计分析滑坡地质灾害特征发现,都存在缓坡失稳破坏的现象,尤其是海原地震触发的大规模、低角度、高速的滑坡,且原始坡角为15°～20°较多,普遍从地震力引起土体液化解释这种现象,而汶川大地震及芦山地震诱发的滑坡集中在25°～50°之间,其中汶川地震中坡角在30°～40°的比较密集,而对于坡角为25°～35°附近的缓坡失稳破坏机理尚没有满意的解释,大部分学者认为与强震作用下土体发生液化及边坡自身的地质构造及性质等有关,而本文则从地震学与工程力学角度探索缓坡失稳破坏机理。为了揭示地震波作用下缓坡失稳破坏形成的机理,考虑地震波在坡体内传播及自由坡面所导致的波场分裂问题,采用地震动合成的方法,经理论推导得到边坡内一点的动应力公式,利用拟静力法思想推导出计算动安全系数的一种新方法。考虑地震波垂直入射和非垂直入射两种情况,运用该方法计算得到边坡的位移、动应力及安全系数,并分析得到它们随不同入射角度和不同坡角的变化规律,最后利用数值模拟软件Geo-slope/W验证了理论计算结果的可靠性。研究结果表明:(1)当地震P波垂直入射边坡时,坡面一点的位移及动应力峰值发生在坡角为65°～70°附近,而且随着坡角的增大,边坡的动安全系数逐渐减小,边坡的稳定性随之变差。(2)当地震SV波垂直入射边坡时,边坡一点的位移及动应力峰值发生在坡角为30°～35°区间上,而且随着坡角的增大,边坡的动安全系数先迅速减小。显然,SV波作用F引起坡面达到位移及动应力峰值的坡角比地震P波作用下小很多,因此地震SV波是引起缓坡失稳破坏的主要因素。(3)地震SV波引起缓坡失稳破坏的主要机理与SV波临界角密切相关。当SV波入射角到达某一角度时,反射P波平行地面传播,SV波发生全反射现象,相应的入射角即为临界角。在这种情况下,坡面的位移及动应力达到最大值。例如,泊松比为0.35的土质边坡,其临界角接近30°,此坡角即为地震动力作用下最不利的坡角(4)引起缓坡失稳破坏的另一个原因与地震波非垂直入射相关。地震波大角度入射会对坡面的稳定性产生较大的影响。例如,坡角为30°的边坡,当P波入射度达到80°时,边坡的动安全系数达到最小值;除临界角外,当SV波入射角达到约60°时,边坡的动安全系数达到极小值。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU435
【图文】：

图 2-1 地震 P 波在介质分界面上的传播路径-1 The propagation path of seismic P waves on the interface of the medium层介质传播过程中，介质质点受到地震力作用产生的体变和形变，

图 2-4 地震 P 波在介质分界面处反射和透射路径 Reflection and transmission paths of seismic P waves at the interface of the me尔定律可以对入射波、反射波及透射波建立如下关系:22211211p1 ppssvsinvsinvsinvsinvsin

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李洪奇,刘洪,李幼铭;井间电磁场伪地震波场成像方法[J];测井技术;1999年02期

2 吴国有,冯德益,何柏荣,聂永安,郭瑞芝;层状介质中内源引起的地震波理论地震图的部分分离变量——有限差分计算方法[J];地震研究;1988年02期

3 周彬忠;包吉山;;复杂地区地震波场的正演模拟与反时偏移[J];石油地球物理勘探;1988年03期

4 刘志敏;包吉山;;高阶有限差分地震波场正演[J];石油地球物理勘探;1989年01期

5 王浩;;浅析煤矿陷落柱的地震波场特征[J];内蒙古煤炭经济;2014年12期

6 李响;颜冰;;舰船地震波场检测系统及实验研究[J];舰船科学技术;2010年10期

7 李响;颜冰;;舰船地震波场实时检测系统的实验研究[J];噪声与振动控制;2010年06期

8 颜冰;周伟;李响;;浅水舰船地震波场的实验研究[J];探测与控制学报;2007年02期

9 冯冲;董君鹏;;采空区地震波场的正演模拟[J];西部探矿工程;2012年10期

10 王祥春;夏常亮;刘学伟;;消除海底起伏影响的海洋地震波场正反向延拓(英文)[J];Applied Geophysics;2010年02期

相关会议论文 前10条

1 李洪奇;刘洪;李幼铭;;井间电磁场伪地震波场成像方法[A];寸丹集——庆贺刘光鼎院士工作50周年学术论文集[C];1998年

2 曹静杰;王彦飞;杨长春;;基于压缩感应的地震波场重建方法研究(英文)[A];中国地球物理·2009[C];2009年

3 杨祥森;;粘弹介质中有限差分法地震波场数值模拟[A];中国地球物理·2009[C];2009年

4 张晓语;杜启振;刘永生;崔旭冉;;页岩储层地震波场响应特征分析[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题20：岩石物理与非常规油气勘探开发论文集[C];2014年

5 周红;陈晓非;;地震波场的地形校正[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年

6 徐果明;沈玉松;朱良保;翟永波;;用谱元法计算地震波场[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年

7 曹静杰;王彦飞;;地震波场稀疏重建的信赖域算法[A];中国地球物理2013——第二十专题论文集[C];2013年

8 平萍;徐义贤;张煜;;二维复杂地形地震波场谱元法模拟[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

9 张中杰;滕吉文;杨顶辉;万志超;;任意定向排列裂缝介质三分量地震波场不同接收方式下格林函数解[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年

10 伍先运;余仕成;王克协;李幼铭;;可渗性地层多层地震波场的分析及面波频散特性[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年

相关重要报纸文章 前3条

1 孙开峰;南京石油物探研究所地震波场参数化技术获奖[N];中国矿业报;2004年

2 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院 姜梦奇;Qt框架下各向异性介质地震波场数值模拟软件设计与实现[N];山西青年报;2016年

3 邓道静;油气演变有望在屏幕上重现[N];中国石化报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 姜_";基于相控震源的地震波定向方法研究[D];吉林大学;2006年

2 纪彤洲;多元地震波信息的构造和储层响应及在油田勘探中应用的研究[D];中国地震局地质研究所;2006年

3 王月英;地震波有限元集中质量矩阵及并行算法模拟研究[D];中国石油大学;2007年

4 勾福岩;叠前复杂地震波场插值重建与噪声衰减技术[D];吉林大学;2015年

5 廉玉广;庐枞盆地金属矿地震波场精细模拟及属性应用研究[D];吉林大学;2011年

6 刘志强;复杂地质条件下基于正交曲线网格的地震波数值模拟研究[D];吉林大学;2017年

7 张海刚;浅海甚低频声传播建模与规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

8 全红娟;裂缝介质地震波场特征研究[D];长安大学;2015年

9 陈宇澍;地震波场正演与集合震源编码全波形反演算法[D];清华大学;2015年

10 唐启军;裂隙单斜介质地震波场正演模拟及AVO特征研究[D];吉林大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 黄钊;地震波作用下缓坡失稳破坏的机理研究[D];西安理工大学;2019年

2 唐廷明;压缩感知在地震波场传播中的应用研究[D];东北石油大学;2018年

3 吴强;舰船地震波特性及传播规律研究[D];沈阳理工大学;2018年

4 韩德超;有限元地震波正演模拟及反演方法研究[D];中国石油大学（北京）;2017年

5 左慧琴;地震响应数值模拟的高性能计算方法研究[D];电子科技大学;2018年

6 肖薄;地震波场的地形效应数值模拟研究[D];西南交通大学;2018年

7 满建彬;地震波场数据压缩感知重建理论及方法研究[D];东北石油大学;2016年

8 于晨霞;起伏地表地震波场定向照明分析与随机噪声压制[D];吉林大学;2017年

9 孙玉萍;基于地震波场瞬时相干属性的叠前去噪方法研究[D];大庆石油学院;2008年

10 王春燕;高阶交错网格有限差分地震波场计算[D];成都理工大学;2007年

本文编号：2721998