汶川地震震中区斜坡崩塌发育特征及成因机制分析

发布时间：2018-04-05 05:05

本文选题：映秀　切入点：岩质斜坡　出处：《成都理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：崩塌是山区最主要的地质灾害之一,汶川地震诱发了广泛的斜坡崩塌灾害,加剧了震区的破坏和损失,震后余震频发,使得部分震裂斜坡再次破坏失稳。因此,对震中区斜坡崩塌发育特征及成因机制的研究具有重要的理论意义和现实意义。论文以汶川地震震中区映秀镇及其附近地区的地震崩塌灾害为研究对象,在详实的现场调查资料基础上,利用统计分析和数值模拟分析的方法,对研究区内斜坡地质灾害的发育规律及影响因素进行分析,并进一步研究了地震荷载和斜坡地形地貌条件对地震崩塌发育的影响,以银杏乡皂角沱崩塌为例,模拟分析其在地震动力条件下的变形破坏及运动机制。研究成果如下:(1)研究区内大-中型崩塌共占崩塌灾害总量的89㳠。在平面分布上,崩塌地质灾害主要沿岷江干流及其支流呈线状分布,岷江干流右岸崩塌发育密度远高于左岸,渔子溪左岸崩塌密度略高于右岸;此外,绝大部分的崩塌地质灾害在区域分布上主要位于中央断裂带的上盘。剖面上,崩塌灾害的分布还具有背坡面效应和方向效应;对崩塌源区的失稳机制进行研究,区内崩塌失稳机制以滑移式和倾倒式为主。(2)研究区崩塌集中发育在单薄的山脊部位、孤立山头或三面临空突出山嘴部位。坡形及坡高对崩塌的发育也有明显影响,主要发育于坡高为200~600m,坡度为45~69°,坡向为61~150°的斜坡中,且主要发育于3H/4~H坡高位置;凹形坡上部和凸形坡则比较容易发生崩塌,折线坡形的坡折部位容易发生崩塌;直线形的斜坡上崩塌发育稀少。(3)在不同周期的地震波作用下,水平位移随着地震波周期的增大而增大,当地震波周期超过一定值后,位移极值将随着地震波周期的增大而减小。地震波周期对斜坡的应力分布影响极大:地震波的周期在一定范围内时,随着斜坡高程的增大,应力值分布呈逐渐增大趋势,当超出这一范围后,斜坡应力将随着高程的增大而减小。地震波振幅对斜坡动力响应分布规律影响较小,振幅的增减基本不改变斜坡的位移和应力的分布形式,但两者的极值随着地震波振幅的增加逐渐增大。(4)在不同坡形下,水平位移值从坡脚至坡顶大致呈增大趋势,水平位移极值最大的为凹形坡,其次为直线形坡,最小的为凸形坡;不同斜坡坡形的应力云图基本一致,应力值从坡脚至坡顶呈线性增大趋势,应力等值条带与坡顶基本平行,斜坡应力极值最大为凹形坡,其次为直线形坡,最小为凸形坡。随着坡高的增大,斜坡坡面水平位移值和应力值将呈增大、减小、再增大的循环变化过程,并有一应力极小值条带贯穿于斜坡内部。当斜坡坡高一定时,斜坡坡度的改变对斜坡水平位移和应力的分布规律产生一定的影响,但两者的极值不随坡度的增加而增大,即无明显的线性关系。(5)斜坡地形放大效应在极震区表现明显。皂角沱崩塌不是瞬间地、均衡地失稳破坏,由于地形放大效应的影响,坡顶首先形成应力集中,随着持续的地震动力输入,应力不断向中前部锁固段集中,坡体振动拉裂、破裂解体,上部岩土体崩塌滑落后给下部岩土体施加推力,导致滑体整体破坏。随着斜坡坡高的增大,地震加速度和速度无论是在水平向,还是在竖直向均存在放大效应,但是和竖直向相比,水平向的放大效应更加显著;通过分析可知放大效应的显著程度由大到小排列为:水平向加速度竖直向加速度水平向速度竖直向速度。在动力响应分析时,结构面监测点的加速度和速度放大系数相比稳定的坡体要大的多,该坡体失稳破坏时具有较大的启动加速度,也表明具有陡倾坡外的控制性结构面的高陡突出地形对地震波有明显的放大作用。通过模拟研究斜坡在地震作用下的运动过程,得出崩塌失稳模式为:峰值加速度放大—增加的振幅迫使岩体沿陡倾坡外的控制性结构面迅速拉裂—沿滑动面发生崩滑—高速脱离滑源区—巨大的势能和动能驱动坡体做长距离运动。(6)与暴雨诱发崩塌不同,在斜坡特殊部位竖直向峰值加速度及水平向峰值加速度经地形放大,在拉应力作用下岩体结构面连接力丧失,在惯性力与重力耦合作用下失稳。斜坡破坏模式以滑移式和倾倒式为主,在极震区带有抛射的特点。
[Abstract]:The research results are as follows : ( 1 ) The collapse and development of slope and slope in the area are much higher than that on the left bank . The results are as follows : ( 1 ) The collapse and collapse of the slope are mainly located in the upper disc of central fault zone . ( 4 ) Under different slope , the horizontal displacement value increases from the toe to the top of the slope , and the extreme value of horizontal displacement is the concave slope , the second is the straight slope , the minimum is the convex slope . As the slope height increases , the slope slope surface horizontal displacement value and the stress value will increase , decrease , and the minimum is the convex slope . As the slope height increases , the change of the slope gradient will have a certain influence on the slope horizontal displacement and the distribution law of stress , but the extreme value of both slopes does not increase with the increase of the slope , that is , there is no obvious linear relationship . In the analysis of dynamic response , the acceleration and the velocity of the slope are larger than that in the vertical direction .

【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.21;P642.27

【参考文献】