地震条件下崩塌落石运动特性研究

发布时间：2017-08-02 23:25

  本文关键词：地震条件下崩塌落石运动特性研究

  更多相关文章： 崩塌落石 地震 振动台试验 DDA 运动特性

【摘要】：崩塌落石是我国西南山区常见地质灾害,经常造成人员伤亡和经济损失。地震是最主要诱发原因之一,其诱发的崩塌落石规模大、数量多、破坏力大,往往具有毁灭性。现有研究主要集中在地震对落石启动过程的影响,运动过程中地震对落石运动特性的影响研究较少,然而,较强的运动能力是地震崩塌落石拥有巨大破坏力的重要原因。针对此问题,本文简化落石启动过程,进行3885次振动台试验,在振动台试验的基础上,运用DDA进行数值模拟,研究地震条件下崩塌落石的运动特性。振动台试验表明：(1)简单水平荷载条件下振幅越大,落石弹跳能力越强,其水平运动距离比无动荷载时最大增加48%,横向偏移距离最大增加152%；(2)相对于棱角较少的落石,棱角较多的落石弹跳能力更强,弹跳段比例更大,落石水平运动距离和横向偏移距离按三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱顺序依次增大,六棱柱的水平运动距离最大是三棱柱水平运动距离的1.63倍；六棱柱的横向偏移距离最大是三棱柱横向偏移距离的3.99倍；(3)频率对水平运动距离和横向偏移距离影响均不显著,这可能是碰撞次数与碰撞冲击力耦合作用的结果；(4)长细比大的落石更易滚滑,水平运动距离和横向偏移距离随长细比增大而减小；(5)统计分析结果显示落石水平运动距离和横向偏移距离的主要因子为落石形状,其次为动荷载振幅,再次为动荷载频率。在振动台试验和DDA模拟相互验证的基础上,采用DDA建立落石模型,输入EICentro地震波和KMMH16台站监测到的熊本地震波,进行数值模拟,分析地震条件下落石的运动特性。结果表明：地震条件下落石水平运动距离比无动荷载时最大增加40%,地震对落石水平运动距离促进作用显著；落石水平运动距离与坡角正相关,可采取削坡减角方式进行落石灾害防治。作为地震落石运动特性的延伸,以实际危岩问题为例,以倾倒式崩塌为研究对象,输入清平地震波,采用DDA分析地震条件下倾倒式崩塌的破坏过程和运动特性。研究结果表明：地震对危岩崩塌破坏有促进作用,不同的地震输入方式对崩塌块体的运动特性有着显著差异。从计算算例来看,竖向地震对崩塌块体水平运动距离的影响程度可能甚至比水平地震对其的影响程度更大。
【关键词】：崩塌落石 地震 振动台试验 DDA 运动特性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.21
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-14
• 第1章 绪论14-30
• 1.1 选题依据及研究意义14-20
• 1.1.1 崩塌落石的定义14
• 1.1.2 研究背景14-18
• 1.1.3 地震与非地震崩塌落石运动特性对比18-20
• 1.1.4 地震崩塌落石运动特性的研究意义20
• 1.2 国内外研究现状20-28
• 1.2.1 现场调查20-21
• 1.2.2 理论分析21-23
• 1.2.3 现场试验23-24
• 1.2.4 模型试验24-26
• 1.2.5 数值模拟26-28
• 1.3 前人研究程度和主要存在问题28
• 1.4 主要研究内容和成果28-30
• 1.4.1 研究内容28
• 1.4.2 技术路线28-30
• 第2章 落石振动台模型试验30-45
• 2.1 试验方案30-40
• 2.1.1 试验目标30
• 2.1.2 试验变量因素30-33
• 2.1.3 考察指标33
• 2.1.4 试验装置33-40
• 2.1.5 试验荷载40
• 2.2 试验方法40-43
• 2.2.1 试验监测设备开启40-41
• 2.2.2 落石放置41
• 2.2.3 振动台调试41
• 2.2.4 落石运动监测41-42
• 2.2.5 数据记录42-43
• 2.3 试验次数确定43-45
• 第3章 振动台模型试验结果分析45-72
• 3.1 概述45
• 3.2 落石运动特点45-52
• 3.2.1 落石运动随机特性45-51
• 3.2.2 落石运动过程特征51-52
• 3.3 落石水平运动特征分析52-62
• 3.3.1 水平运动距离与振幅关系53-54
• 3.3.2 水平运动距离与频率关系54-55
• 3.3.3 水平运动距离与形状关系55-56
• 3.3.4 水平运动距离与长细比的关系56-57
• 3.3.5 水平运动距离与初始速度的关系57-58
• 3.3.6 水平运动距离与坡型的关系58-59
• 3.3.7 水平运动距离影响因素对比分析59-62
• 3.4 横向偏移特征分析62-70
• 3.4.1 横向偏移距离与振幅关系62-64
• 3.4.2 横向偏移距离与频率关系64-65
• 3.4.3 横向偏移距离与形状关系65-66
• 3.4.4 横向偏移距离与长细比的关系66-67
• 3.4.5 横向偏移运动距离与初始速度的关系67
• 3.4.6 横向偏移运动距离与坡型的关系67-68
• 3.4.7 横向偏移距离影响因素68-70
• 3.5 本章小结70-72
• 第4章 落石运动DDA模拟与振动台试验对比验证72-88
• 4.1 数值方法概述72-73
• 4.2 非连续变形分析法73-79
• 4.2.1 DDA基本原理73-78
• 4.2.2 DDA地震输入方法78-79
• 4.3 DDA崩塌落石基本运动验证79-84
• 4.3.1 自由落体验证79-80
• 4.3.2 滑动运动验证80-81
• 4.3.3 滚动运动验证81-82
• 4.3.4 碰撞验证82-84
• 4.4 振动台试验与DDA对比验证84-87
• 4.4.1 自重条件下对比验证84
• 4.4.2 振动条件下对比验证84-87
• 4.5 本章小结87-88
• 第5章 地震条件下落石运动特性初步探讨88-96
• 5.1 简述88
• 5.2 落石模型建立88-91
• 5.2.1 边坡模型88
• 5.2.2 地震波88-91
• 5.2.3 参数选取91
• 5.2.4 工况介绍91
• 5.3 地震条件下落石运动特性分析91-94
• 5.3.1 地震波峰时长落石运动分析91-93
• 5.3.2 水平运动距离分析93-94
• 5.3.3 坡角对落石水平运动距离影响分析94
• 5.4 本章小结94-96
• 第6章 地震条件下崩塌运动特性初步探讨96-111
• 6.1 简述96
• 6.2 危岩概况96-98
• 6.2.1 地形地貌和地层岩性96-97
• 6.2.2 地质构造与地震97
• 6.2.3 危岩特征97-98
• 6.3 危岩崩塌模型98-103
• 6.3.1 危岩模型98-99
• 6.3.2 参数选取99
• 6.3.3 地震波99-101
• 6.3.4 块体大小选择101-102
• 6.3.5 工况介绍102-103
• 6.4 自重作用下危岩数值模拟103
• 6.5 地震作用下危岩崩塌数值模拟103-110
• 6.5.1 地震作用下危岩崩塌运动过程分析103-104
• 6.5.2 地震作用下运动轨迹分析104-108
• 6.5.3 地震作用下冲击力分析108-110
• 6.6 本章小结110-111
• 结论与展望111-113
• 致谢113-115
• 参考文献115-121
• 附录1 随机数据选取Matlab代码121-122
• 攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目122-123

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈喜昌,黄金宝,袁永旭;落石堆积的结构特征与斜坡破坏型式之转换[J];中国地质灾害与防治学报;2004年01期

2 刘永平,佴磊,李广杰;某高陡边坡崩塌落石运动特征分析及其防治[J];水文地质工程地质;2005年01期

3 胡厚田;;崩塌落石研究[J];铁道工程学报;2005年S1期

4 韦启珍;雷秀丽;;崩塌落石运动参数的数值模拟研究[J];中国水运(下半月);2008年03期

5 张国永;;落石运动的理论分析及其治理[J];中国高新技术企业;2009年03期

6 叶四桥;陈洪凯;许江;;落石运动模式与运动特征现场试验研究[J];土木建筑与环境工程;2011年02期

7 叶四桥;陈洪凯;唐红梅;;落石运动过程偏移与随机特性的试验研究[J];中国铁道科学;2011年03期

8 郑黎明;宝成线略广段崩塌落石灾害发展速度的预测[J];水文地质工程地质;1994年01期

9 张魁;张占成;肖红勇;尹怡众;;北川羌族自治县都坝乡政府后山崩塌落石[J];四川地质学报;2013年04期

10 刘丹;叶四桥;黄己伟;杨威;;落石运动偏移比的模型试验研究[J];长江科学院院报;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 胡厚田;;黔桂线崩塌落石稳定度的模糊综合评判方法[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年

2 胡厚田;;崩塌落石研究[A];中国铁道工程地质世纪成就论文集[C];2005年

3 罗佳明;林铭郎;郑富书;李宏辉;李国诚;;三维落石模拟于明隧道载重问题之应用[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年

4 叶四桥;陈洪凯;唐红梅;;危岩落石防治技术体系及其特点[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（2）[C];2009年

5 谢正富;;采用SNS柔性防护系统整治危岩落石病害[A];铁道工务论文集（第3册）[C];2004年

6 李海胜;刘冬欢;王联伟;尚新春;;埋地输气管线落石冲击响应的试验研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

7 ;以台pc高速，

本文编号：611722