滑坡失稳后运动过程三维分析模型及其应用

摘要

滑坡是自然界中发生最为频繁,分布最为广泛的一种自然灾害,其对社会经济和人民生命财产所造成的损失是不可估量的。滑坡灾害具有不可避免性,因此采取有效的防灾减灾措施降低灾害损失的程度显得尤为重要,而探讨滑坡失稳后的运动规律是制定有效的防灾减灾措施的基础。
　　在2012年度高等学校博士学科点专项科研基金(编号:20120191120048)的资助下,本文建立了二维弹簧变形块分析模型、三维双向弹簧变形块分析模型对滑坡失稳后运动规律进行探讨,主要研究工作如下:
　　①考虑到滑落体滑动过程的速度和变形的不均匀性、变形能的积累与释放以及滑体与滑床的摩擦等,采用滑体失稳后运动的弹簧变形块分析模型,得到滑动全过程的速度和变形以及滑落体的滑动时间和最大运动距离。通过实例的计算与试验结果的对比分析以及与离散元软件UDEC模拟结果对比分析,验证该模型的可行性。
　　②针对滑坡具体的空间复杂性,提出三维双向弹簧变形块分析模型,通过引入建设性的假定研究滑体内部的相互作用以及滑体不同方向的运动,根据条柱的具体受力分析和滑体的运动方程推导出加速度公式、速度公式及位移公式,实现滑坡在空间上滑动的最大距离、运动的最大速度及滑动历经的时间等计算。通过数值计算三维滑坡实例与离散元软件3DEC模拟的结果以及与三维滑坡试验结果对比分析,进一步证实该模型可行性、可靠性。
　　③基于 Visual Basic编制了滑坡失稳后运动过程分析程序(HSYGFX),该程序实现了二维和三维滑坡失稳后运动过程的动态可视化,并可利用该程序作出相应的速度时间曲线图。
　　④利用滑坡失稳后运动过程分析程序(HSYGFX)分析了武隆鸡尾山滑坡的滑动距离、滑动的最大速度以及滑动历经的时间,与现有的软件模拟结果进行对比分析,表明了本模型的合理性和可行性。