活动断层作用下地表强变形与地表破裂的量化研究

发布时间：2018-12-23 07:53

【摘要】：随着经济的迅速发展,城市的规模也在逐渐扩大,城市区域的人口也呈现密集化发展的趋势。随着城市化进程的加快,地震及其次生灾害对城市的危害越来越难以忽视,城市范围内的地震活动断层探测及危害性评价显得尤为重要。本文系统地开展了地震活动断层对于不同土质类型的上覆土层作用时的基本破坏过程和变形现象研究。通过收集构造条件类似的地震资料归纳震级与破裂参数的关系；用真实地层数据生成的三维模型分析不同位置、不同覆土厚度、不同地表高程数据对地表面变形量的影响。本文经过对活动断层作用地面结构所产生影响的研究,并整理、归纳现场调查、理论分析、数值模拟、实验研究等前人的方法之后,基于Okada解析方法与动力有限元法,提出了将岩土体作为一个整体共同分析的方法,开展了相关模型的建模与参数研究。活动断层作用下,岩体表面的位移通过Okada方法来实现,计算所得岩体表面位移数据即是土体底部的变形量,土体表面的变形通过有限元的方法进行模拟。文中引入了BIM的建模思想,通过Arcgis软件进行地形模型数据的收集,通过地质建模软件Gocad建立土体的地质模型,通过有限元软件Abaqus的二次开发平台实现有限元模型的导入。再结合Okada方法得出的数据,进行Abaqus模型的修改,最终得到所需的三维模型。文中结合“城市活动断层探测与地震危险性评价-城市活动断层地震危害性评价研究”项目,在提出计算分析方法的基础上,选择所研究城市,综合地质、地理、地球物理勘测、地震观测结果等调查资料,结合实际研究环境与数据开展了大尺度地下结构模型的构建研究,运用岩土体共同分析的方法研究比较了不同影响因素下的地表强变形与地表破裂的特征与规律。通过与构造类比法的对比,验证了本文所提出分算计算法的正确性,结果与实际情况相近。经过分析得到了目标地区地震设防变形带宽度和变形量的大小,得知上层覆土厚度、断层参数等地质参数对地表位移及变形量的量化影响,得知地面变形受埋深和倾角的影响远大于其它断层参数。
[Abstract]:With the rapid development of economy, the scale of cities is gradually expanding, and the population of urban areas is also showing a trend of intensive development. With the acceleration of urbanization, it is more and more difficult to ignore the harm of earthquakes and secondary disasters to cities. It is particularly important to detect and evaluate seismic active faults in cities. In this paper, the basic failure process and deformation phenomena of seismically active faults on overlying soil of different soil types have been systematically studied. The relationship between magnitude and fracture parameters is summed up by collecting seismic data with similar structural conditions, and the effects of different positions, different overlying soil thickness and different elevation data on the deformation of the ground surface are analyzed by using the three-dimensional model generated by the real stratum data. After studying the influence of active fault on ground structure and summarizing the field investigation, theoretical analysis, numerical simulation and experimental study, this paper based on Okada analytical method and dynamic finite element method. The method of analyzing rock and soil as a whole is put forward, and the model modeling and parameter research are carried out. Under the action of active fault, the displacement of rock mass surface is realized by Okada method. The calculated displacement data of rock mass surface is the deformation of the bottom of soil, and the deformation of soil surface is simulated by finite element method. In this paper, the idea of BIM modeling is introduced, the data of terrain model is collected by Arcgis software, the geological model of soil is established by the geological modeling software Gocad, and the finite element model is imported by the secondary development platform of finite element software Abaqus. Combined with the data obtained by Okada method, the Abaqus model is modified and the required 3D model is obtained. Combined with the project of "City active fault detection and seismic risk assessment-study on the evaluation of urban active fault seismic hazard", on the basis of the method of calculation and analysis, the paper selects the studied city, comprehensive geology, geography, Based on the survey data of geophysical survey and seismic observation, and combining with the actual research environment and data, the construction of large-scale underground structure model is studied. The characteristics and laws of surface strong deformation and surface rupture under different influence factors are studied and compared by using the method of rock and soil mass common analysis. The correctness of the proposed algorithm is verified by comparison with the structural analogy method, and the results are close to the actual situation. Through the analysis, the width and deformation of seismic fortification deformation zone in target area are obtained, and the influence of geological parameters such as overlying soil thickness and fault parameters on surface displacement and deformation is obtained. It is found that the influence of buried depth and dip angle on ground deformation is much greater than that of other fault parameters.
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315

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本文编号：2389652