库水作用下西尔瓜子滑坡响应规律及混沌特性探讨

发布时间：2017-08-11 02:18

  本文关键词：库水作用下西尔瓜子滑坡响应规律及混沌特性探讨

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【摘要】：随着中国西南地区水电事业取得突飞猛进的发展,库区大型堆积体滑坡稳定性问题日益突出,水库蓄水及水位周期性升降是古滑坡复活致灾的主要诱因。因此,库区内古滑坡堆积体在库水作用下的复活机制、响应规律及监测信息挖掘等问题也越来越受到学者们的关注。西尔瓜子滑坡位于黑水河右岸毛尔盖库区内,距毛尔盖大坝3Km,滑坡体总方量达1341×104方,主要威胁对象为其下部的贝尔隧道和滑坡下游侧平台上的新麻窝集镇。汶川地震后,随着库区开始初期蓄水,古滑坡前缘在该阶段发生明显的滑塌变形。因此,研究西尔瓜子滑坡在库水作用下的响应规律,挖掘监测数据包含的滑坡演化信息,对保障水库正常运营及防灾减灾具有重要意义。论文在调查西尔瓜子滑坡堆积体的基础上,对滑坡的工程地质条件和形成及复活机制进行了分析。在充分掌握西尔瓜子滑坡的地质模型后,以滑坡3条监测断面上13个监测点的位移时间序列为线索,采用统计、作图及双变量相关分析等方法对库水作用下滑坡各方向上的变形响应规律进行分析;引入模糊模式识别方法,通过模糊模式识别模型对滑坡在库水作用下的敏感程度进行分区;对滑坡垂向位移时间序列进行相空间重构,并对滑坡的混沌特性进行多元判别;最后基于突破理论,综合滑坡变形响应规律、敏感程度分区和混沌特性研究成果,对西尔瓜子滑坡提出监测优化建议。通过本文的研究,主要得到以下主要结论:(1)从西尔瓜子滑坡堆积体的工程地质特性入手,通过对古滑坡的形态特征、地表变形破坏特征以及物质组成结构特征进行分析,得出古滑坡形成的主要影响因素包括河流快速下切、陡倾坡外的岩层构造以及软硬岩相间的地层岩性;决定古滑坡复活的主要影响因素是库水位的骤升和地震作用的“震松效应”。(2)依据滑坡区内地表位移监测点的监测分析成果,总结归纳了滑坡在各方向上的变形响应规律。利用双变量相关的方法,得出滑坡B区内除了邻近A区的监测点X04之外,其他监测点的变形与库水位上升不存在显著的相关性,且库水位下降条件下同样具有此规律;滑坡A区内的变形与库水位上升和下降过程存在非常显著的相关性;库水位上升过程中,滑坡A区内下游侧的变形影响要大于上游侧,而在库水位下降过程中,对滑坡A区上游侧和下游侧的变形影响则相差不大。(3)采用模糊集方法对西尔瓜子滑坡位移场随库水位变化的敏感程度进行分区,结果表明滑坡前缘A区垂直位移在库水升降作用过程中表现得敏感程度为敏感(A1区、A3区)至极敏感(A2区),随着坡体高程的增加,位于滑坡区高高程部位B区除了下游侧靠近A区的部位表现为敏感,其他部位对库水升降过程则表现得一般至不敏感,存在明显的阶梯式分布规律。(4)在对西尔瓜子滑坡垂向位移时间序列进行相空间重构后,通过滑坡系统关联维D2和最大Lyapunov指数的计算,采用多元判据综合判断其混沌特性。结果显示滑坡区内不同敏感区内的4个点都具有非整数关联维D2,且最大Lyapunov指数λmax都大于零,表明西尔瓜子滑坡已进入混沌状态。从不同敏感点的关联维数和最大Lyapunov指数可以看出,随着滑坡变形的发展(敏感程度增大),D2和λmax都有所上升,即混沌程度越来越明显,这种规律和滑坡滑塌变形有关。(5)按照突破理论的观点,依据敏感等级越高、混沌程度越大的区域其所包含的系统发展过程中输出的信息量也越大的思想,对西尔瓜子滑坡提出监测优化建议。并通过对西尔瓜子滑坡的监测优化问题的思考,提出库水作用下基于监测数据反馈的滑坡监测优化思路。
【关键词】：库岸滑坡 响应规律 敏感程度分区 混沌特性 监测优化
【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】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 前言10-19
• 1.1 选题依据及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 库水作用诱发滑坡研究现状12-14
• 1.2.2 滑坡监测信息挖掘研究现状14-15
• 1.2.3 边坡非线性理论研究现状15-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 第2章 西尔瓜子滑坡工程地质条件19-38
• 2.1 研究区工程地质条件19-27
• 2.1.1 气象水文19-21
• 2.1.2 地形地貌21-22
• 2.1.3 地层岩性22-24
• 2.1.4 地质构造24-26
• 2.1.5 水文地质条件26-27
• 2.2 滑坡工程地质特性27-35
• 2.2.1 滑坡形态特征27-29
• 2.2.2 地表变形破坏特征29-33
• 2.2.3 滑坡物质结构特征33-35
• 2.3 滑坡形成及复活机制分析35-38
• 2.3.1 古滑坡形成机制分析35-36
• 2.3.2 古滑坡复活机制分析36-38
• 第3章 库水作用下滑坡变形响应分析38-58
• 3.1 监测期库水位特征38-39
• 3.2 滑坡变形监测及数据统计39-50
• 3.2.1 滑坡监测布置39-41
• 3.2.2 监测数据及成果分析41-50
• 3.3 滑坡变形特征分析50-58
• 3.3.1 滑坡水平位移矢量分析50-51
• 3.3.2 滑坡变形与水位上升的响应规律51-54
• 3.3.3 滑坡变形与水位下降的响应规律54-58
• 第4章 滑坡敏感性模糊模式识别58-70
• 4.1 敏感参数分析及特征提取58-59
• 4.2 模糊模式识别集方法59-63
• 4.2.1 模式识别法原理59-62
• 4.2.2 确定模糊集隶属函数62-63
• 4.3 位移变化敏感性程度数值分区63-70
• 4.3.1 监测点功能分区63-65
• 4.3.2 等级标准Ai影响因素确定65
• 4.3.3 隶属度函数建立65-67
• 4.3.4 滑坡敏感性分区67-70
• 第5章 滑坡系统的混沌特性探讨70-83
• 5.1 滑坡混沌时间序列选取70
• 5.2 滑坡混沌时间序列相空间重构70-74
• 5.2.1 确定嵌入维数72-73
• 5.2.2 确定延迟量73-74
• 5.3 滑坡系统的混沌特征及多元判据74-79
• 5.3.1 滑坡系统的关联维数75-77
• 5.3.2 滑坡系统的最大Lyapunov指数77-79
• 5.4 西尔瓜子滑坡混沌特性判断79-83
• 第6章 监测系统的响应及混沌反馈83-87
• 6.1 滑坡监测关键问题83-84
• 6.2 监测数据反馈84-86
• 6.3 滑坡监测系统优化86-87
• 结论87-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-94
• 攻读学位期间取得学术成果94

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本文编号：653778