滑坡运动学模型及其应用研究

论文摘要

对潜在滑坡的滑距预测是对其造成灾害危险性评估的依据。而国内对滑坡滑距的预测还处于统计加经验公式的阶段,没有广泛适用的滑坡运动模型。黄土滑坡在中国滑坡地质灾害中占有相当大比例,根据黄土滑坡运动学特点,将黄土滑坡分为快速错落式滑坡、高速滑坡泥流、高速远程滑坡和低速蠕动滑坡四种模式。快速错落式黄土滑坡滑动距离小,一般规模也不大,但是发生频率高,与居民生产生活区最接近,主要由人工开挖、河流侵蚀引起；滑坡泥流是滑坡体滑动后迅速转化为泥流,沿沟谷流出沟口后堆积的一类滑坡,其运动距离取决于沟谷长度；高速远程滑坡多发生于黄土塬边,在地下水浅的一级阶地卵石层上以高速滑移很远的距离；低速蠕动滑坡一般沿隔水的泥岩面或基岩面剪出,滑带为饱和黄土,滑坡速度慢,但规模大。本文根据K. Sassa提出的滑坡运动学模型,对其进行了二维、三维运动公式推导,在此基础上,编写了二维滑坡运动模拟程序。用二维滑坡运动模拟程序模拟延炼原油山低速蠕动黄土滑坡,根据滑带土层及其含水状态的不同选用不同的残余摩擦角作为滑动摩擦角,模拟的滑距及滑坡形态与实际滑距及滑坡形态非常接近。运用三维滑坡运动模拟程序LS-RAPID分别模拟滑坡泥流和高速远程滑坡中的一个典型实例,华县高楼村滑坡泥流和泾河东风滑坡,参考饱和反复直接剪切试验测得的残余抗剪强度参数,根据滑带和滑道的土层及含水性质分段取残余摩擦角φ’、饱和不排水抗剪强度τss和估计孔隙水压力发挥程度Bss。模拟所得的三维滑坡滑距、范围及堆积形态与实际滑坡比较接近。本文将K. Sassa运动学模型成功用于黄土滑坡滑距预测,为该类滑坡致灾范围的确定提供了一种可靠的理论方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 滑坡的空间预测研究现状
• 1.3 研究的内容及技术路线
• 第二章 二维滑坡滑距预测
• 2.1 二维滑坡运动模型
• 2.1.1 地质模型
• 2.1.2 数学模型
• 2.1.3 差分公式
• 2.2 二维模拟程序
• 2.2.1 程序算法
• 2.2.2 程序流程图
• 2.2.3 程序界面
• 2.3 抗剪强度参数对滑距的影响
• 2.3.1 滑坡形状
• 2.3.2 滑动模拟
• 2.3.3 影响规律
• 2.4 延炼原油山滑坡模拟
• 2.4.1 滑坡概况
• 2.4.2 滑坡成因
• 2.4.3 模拟参数选取
• 2.4.4 滑动模拟
• 第三章 三维滑坡滑距预测模型
• 3.1 Sassa三维滑坡运动模型
• 3.1.1 地质模型
• 3.1.2 数学模型
• 3.1.3 差分公式
• 3.1.4 模型的适用性
• 3.2 视摩擦角的确定方法
• 3.2.1 统计法
• 3.2.2 高速环剪试验
• 3.3 视摩擦角的改进
• 第四章 三维黄土滑坡模拟
• 4.1 滑坡泥流模拟
• 4.1.1 滑坡泥流的概念及运动机理
• 4.1.2 华县高楼村滑坡泥流概况
• 4.1.3 参数获取
• 4.1.4 地形恢复
• 4.1.5 滑坡泥流模拟
• 4.1.6 结果分析
• 4.2 高速远程滑坡模拟
• 4.2.1 高速远程滑坡的概念及运动机理
• 4.2.2 东风滑坡及区域概况
• 4.2.3 东风滑坡模拟参数选取
• 4.2.4 东风滑坡地形恢复
• 4.2.5 东风滑坡模拟
• 4.2.6 东风滑坡模拟滑速分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢