冷竹关岩质斜坡地震动力响应特征研究

发布时间：2017-06-27 22:24

  本文关键词：冷竹关岩质斜坡地震动力响应特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中国西南地区地震活动频繁,大量斜坡失稳破坏屡见不鲜,并在一定时期内形成崩-滑-泥地质灾害链,给人们的生命和社会财富带来了极大的危害。大量的地震地质灾害调查表明,斜坡破坏和失稳主要发生在斜坡坡折段、孤立山脊、单面山脊等特殊地段,这也从一定程度上阐明了斜坡的动力响应特征。故研究西南区域深切峡谷以及高烈度区斜坡的地震动力响应特征具有深入的理论价值和现实意义。本文利用川西现今地震活跃期,将位于鲜水河断裂带附近的泸定县冷竹关岩质斜坡剖面作为天然实验场,通过地震动实测数据研究不同结构特征、坡形岩质斜坡在不同地震震级、传播方向等因素下的动力响应规律。参照数值分析方法,建立三维地质模型,系统研究斜坡动力响应特征。主要研究成果如下:(1)研究区位于大渡河的中上游区域,属于青藏高原的东缘,整体上呈河流深切峡谷地貌。冷竹关沟右岸为一“半岛状”孤立山脊,山脊走向为15-25°,山脊宽度从50-1000m不等;冷竹关沟左岸监测剖面整体上呈直线型,坡向近东向,坡度30-40°,拔河高度超过1000m,为一中高山斜坡地貌。(2)地形地貌特征以及坡体形态是影响斜坡动力响应的重要因素,表现为“半岛状”孤立山脊对斜坡动力响应最为明显,河谷坡折地形次之,而直线型斜坡地震动响应最弱。监测数据揭示“半岛状”孤立山脊随着坡高增加PGA放大系数逐渐变大,到坡顶时最大达到5.7-11.5,谱比分析也表明垂直于山脊走向方向地震动响应最为强烈;河谷坡折部位地形放大效应较为明显,且具有明显的方向效应;数据揭示直线型斜坡沿在高程一定时,PGA出现不同程度的衰减,方向效应也较弱。(3)数据表明地震震级越大,地震动响应参数PGA、均方根加速度以及阿里亚斯强度也越大,但各参数的放大系数并未随其增加而变大;当地震宏观影响程度接近一致时,地震波入射方向与斜坡坡向的相对关系对其动力响应有较大的影响,当斜坡坡向与地震波传播方向一致时,其加速度PGA和放大系数都较坡向和地震波传播方向相反时大。(4)自坡面向内不同深度的地震动监测数据表明,自坡面向内深度增加各监测点的水平向PGA呈现逐渐减小的趋势,且坡表衰减程度较坡内大;傅里叶谱分析也表明坡面向内,各幅值的变化特征和PGA表现较为一致;传统谱比法和HVSR极点图表明坡体不同深度内,各监测点对地震波放大的频率段较为一致,放大系数也比较接近,且具有相同的方向效应。(5)数值分析表明,模型的系统最大不平衡力与输入地震波呈正相关特征,模型最终还处于稳定状态。不同地形条件对斜坡动力响应存在明显的差异,孤立山脊斜坡地震动响应强烈,坡表各点PGA放大系数随着坡高增加逐渐变大,达到坡折部位达到最大值2.0,在同一海拔自坡面向内PGA放大系数逐渐减小;直线型斜坡各监测点PGA放大系数随坡高呈现出先增加再减小的变化趋势,且竖直向PGA放大系数较水平向大很多,最大放大系数分别约为1.7、1.2。输入地震波幅值对斜坡动力响应有明显影响,输入地震波PGA越大,各监测点记录各个方向PGA值也越大,但放大系数却没表现出变大的趋势,有的甚至下降幅度较大,且不同坡形变化特征也不同;数值模拟也显示地震波输入部位相对于斜坡坡向对动力响应特征影响较大,当传播方向与坡向一致时,坡面的地震动响应较相反的方向强烈。
【关键词】：冷竹关 地震动监测 PGA 放大系数 频谱特征 Flac3D
【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】：P642.27
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-20
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 实测地震动及调查研究12-14
• 1.2.2 数值模拟和振动台研究14-17
• 1.3 研究不足及问题17
• 1.4 研究内容及技术路线17-20
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 研究技术路线18-20
• 第2章 自然地理与工程地质环境20-32
• 2.1 自然地理及交通条件20-21
• 2.2 区域地质环境21-28
• 2.2.1 气象水文21-23
• 2.2.2 区域地貌23-25
• 2.2.3 区域地层25
• 2.2.4 区域构造25-26
• 2.2.5 新构造运动与地震26-28
• 2.3 研究区工程地质条件28-32
• 2.3.1 地形地貌28
• 2.3.2 地层岩性28-30
• 2.3.3 地质构造30-31
• 2.3.4 水文地质条件31-32
• 第3章 冷竹关监测数据动力响应分析32-76
• 3.1 监测剖面概况32-39
• 3.1.1 剖面选取32
• 3.1.2 斜坡形态及结构特征32-36
• 3.1.3 监测仪器及数据处理36-39
• 3.2 斜坡地震监测记录特征39
• 3.3 不同坡体形态地震动响应特征研究39-62
• 3.3.1“半岛状”山脊地震动响应特征39-51
• 3.3.2 河谷坡折段地震动响应特征51-57
• 3.3.3 直线型斜坡地震动响应特征57-62
• 3.4 不同震级和传播方向地震动响应分析62-66
• 3.4.1 不同震级烈度地震动响应特征62-66
• 3.5 坡体水平不同深度地震动响应特征66-74
• 3.5.1 地震动振幅、持时效应特征66-70
• 3.5.2 频谱特征分析70-72
• 3.5.3 地震动谱比分析72-74
• 3.6 小结74-76
• 第4章 斜坡地震动响应数值模拟分析76-91
• 4.1 Flac3D基本原理76-78
• 4.2 数值模型的建立及参数选取78-82
• 4.2.1 三维数值模型的建立78-79
• 4.2.2 边界条件及阻尼的设置79-80
• 4.2.3 岩土体本构模型及参数选取80-82
• 4.2.4 地震荷载的施加82
• 4.3 数值模拟结果及分析82-90
• 4.3.1 最大不平衡力分析82
• 4.3.2 不同地形斜坡地震动力响应分析82-87
• 4.3.3 地震波因素对斜坡动力响应影响分析87-90
• 4.4 小结90-91
• 结论91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-99
• 攻读学位期间取得学术成果99

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本文编号：491510