青川东山西侧碎裂状斜坡地震动监测与模拟研究

发布时间：2017-10-23 22:11

  本文关键词：青川东山西侧碎裂状斜坡地震动监测与模拟研究

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【摘要】：深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层成为非连续介质及介质性质差异,地震动响应由此变得复杂。本文通过野外现场详细的地质调查,在室内资料查阅分析的基础上,详细地描述了青川东山西侧斜坡所在区域的地质结构特征,并分析了斜坡的地形地貌及岩体结构。根据青川东山西侧斜坡的地震波监测数据,结合斜坡的地质结构特征,分析了斜坡高程、卓越频率、地形、及震中距等对斜坡地震动的影响特征。在此基础上,对非连续变形分析方法DDA的地震波输入方式及黏聚力处理方式做了改进,利用改进的DDA程序建立东山西侧斜坡分析模型,采用数值模拟方法分析了斜坡地震动的影响因素。同时也采用DDA程序分析了不同输入波周期、节理及软弱夹层等对地震波传播的影响特征。通过分析得到了以下结论和认识:(1)根据青川东山西侧斜坡的余震监测数据,并结合数值模拟分析表明:当高程小于一定值时,线型坡上的地震波峰值加速度随高程增加而增大,垂直山脊方向的水平峰值加速度放大倍数比沿山脊方向大,其近垂直山脊方向的水平向峰值加速度放大倍数可达3.12倍。(2)当地震波及外界干扰振频与岩体固有频率接近时,斜坡岩体振动反应在共振作用下会出现急剧增大。当震中距较远时,地震波P波的能量衰减幅度比S波小,到达监测点时,地震波水平向的加速度放大系数大于竖直向;而当震中距较近时,S波的能量比P波的能量高,到达监测点时,地震波竖直向的加速度放大系数大于水平向。(3)地震波传播经过断层等软弱夹层时,在一定条件下会得到一定程度的放大加强作用。地震波在地形作用下也会得到一定程度的放大,斜坡突出部位及单薄山脊的垂直山脊方向往往更易出现失稳滑动。“T”字形斜坡的加速度放大系数曲线在剖面上往往呈上凸形,离“T”字形转折部位越近,受到的约束力越大,地震作用下岩体反应越弱,加速度放大系数越小。(4)通过建立概化数值模型分析表明:当坡角一定,且小于35°时,坡高较低时,加速度放大系数随高程和水平深度递增;当坡高增加达到约150m时,加速度放大系数不再随高程增加,而是呈现先增大,到达极大值中心后又递减的趋势,加速度放大系数也不再随水平深度递增,而是呈现节律性变化。而坡高一定,且小于60m时,加速度放大系数随坡角变大;当坡角增大达到约60°时,坡面处的加速度放大系数不再随坡角递增。(5)边坡岩质较硬或传入的地震波周期较长时,坡面处加速度放大系数较大;当岩体中存在节理面时,岩体弹性模量越大,节理面对弹性波的透射作用越强,反射作用越弱;当节理间距与波长比值较小时,地震波的透射系数较小,对边坡动力响应特征影响较大,其比值达到临界值时,透射系数最大,对边坡动力响应特征影响最小。(6)边坡中存在不同物理力学性质的岩性分界面时,若分界面下部岩性较上部岩性硬,则随着两种岩性弹模差别增大,透射波峰值加速度降低越明显;反之当分界面以下岩性较上部软时,随两种岩性弹模差值增大,透射波峰值加速度放大越明显;若存在软弱夹层时,软弱夹层厚度以及其与周围岩体波阻抗的比值越大,地震波经过软弱夹层时的透射作用越小。
【关键词】：东山斜坡 地震波 地形 节理 软弱夹层 波阻抗
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-18
• 1.1 选题依据及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1.斜坡地震动响应特征的研究12-14
• 1.2.2.非连续变形分析方法（DDA）的研究14-15
• 1.3 研究内容及技术路线15-18
• 1.3.1.研究内容15-16
• 1.3.2.技术路线16-18
• 第2章 区域地质环境18-25
• 2.1 区域地形地貌18
• 2.2 区域地层18-19
• 2.3 区域地质构造19-21
• 2.4 新构造运动与地震21-23
• 2.5 区域气象、水文23-25
• 第3章 青川东山西侧斜坡地震动响应监测分析25-52
• 3.1 青川东山斜坡地质条件25-30
• 3.1.1. 斜坡地形地貌特征25-26
• 3.1.2. 斜坡岩性特征26-28
• 3.1.3. 斜坡构造特征28-30
• 3.2 斜坡典型余震监测记录特征30-34
• 3.3 斜坡地震动影响因素分析34-50
• 3.3.1. 高程对斜坡地震动特征的影响34-38
• 3.3.2. 频率对斜坡地震动特征的影响38-40
• 3.3.3. 震中距对斜坡地震动特征的影响40-42
• 3.3.4. 断层对斜坡地震动特征的影响42-47
• 3.3.5. 地形对斜坡地震动特征的影响47-50
• 3.4 小结50-52
• 第4章 青川东山西侧斜坡地震动响应数值模拟分析52-71
• 4.1 非连续变形分析方法（DDA）的发展52-53
• 4.2 非连续变形分析方法（DDA）的基本原理及改进53-62
• 4.2.1. DDA的基本原理53-57
• 4.2.2. DDA方法的部分改进57-59
• 4.2.3. 改进的DDA方法的数值验证59-62
• 4.3 本构模型及斜坡岩体材料参数的选取62-66
• 4.4 模拟计算过程中其他参数的确定66-67
• 4.5 模拟计算结果分析67-70
• 4.6 小结70-71
• 第5章 影响地震波传播过程的其他因素分析71-82
• 5.1 模型参数取值及输入波的确定71
• 5.2 不同坡形下边坡动力特征分析71-74
• 5.3 不同岩性下边坡动力特征分析74-75
• 5.4 输入波周期对边坡动力特征的影响75-76
• 5.5 节理对地震波传播过程的影响76-78
• 5.6 软弱夹层对地震波传播过程的影响78-81
• 5.7 小结81-82
• 第6章 结论82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 攻读学位期间取得的学术成果89

【参考文献】

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本文编号：1085607