高速远程滑坡铲刮动力学分析——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例

摘要

高速远程滑坡在世界范围内是最主要的地质灾害之一,具有滑动距离远、滑动速度大、冲击破坏力强等特点,给人类生存环境和生产生活带来了巨大损失。目前国内外对于高速远程滑坡取得了大量科研成果,但由于对高速远程滑坡的早期识别能力差,空间预测难度大,导致群死群伤的灾难仍不断发生。因此对于高速远程滑坡的早期识别、运动规律和发生机制的研究具有重大的现实意义。
　　本文以鸡尾山滑坡为例,在详细野外实地调查和相关勘察技术运用的基础上,结合滑坡滑前地形特征和滑后堆积体特征对比研究,建立了高速远程滑坡的运动地质模型,分析了鸡尾山滑坡高速远程运动的主要因素。建立了滑坡滑动过程中的铲刮力学模型,提出了碰撞铲刮作用和裹挟铲刮作用在运动过程中的重要性,推导了滑坡铲刮效应的计算公式。基于 DAN软件对鸡尾山高速远程滑坡的运动特征进行了数值模拟分析,并进行了有铲刮作用和无铲刮作用的对比模拟。本论文通过研究,取得了以下主要结论和成果:
　　1.建立了鸡尾山高速远程滑坡运动地质模型。通过滑前和滑后特征的对比研究,总结出滑坡运动过程中经历了视向失稳后高速启动、铲刮解体、撞击堆积和碎屑堆积的几个连续运动阶段。在这个过程中也体现了滑体从整体到散体再到碎屑体的整个破碎解体过程。
　　2.分析了高速远程滑坡运动过程中铲刮力学模型。将铲刮效应分为碰撞铲刮和裹挟铲刮。基于Hertz理论的碰撞铲刮作用一般发生在滑坡整体性较好的碰撞阶段;基于等流体的裹挟铲刮作用一般发生在滑体解体为碎屑体之后,由于高速运动对基底松散层的裹挟侵蚀。
　　3.基于 DAN软件的鸡尾山滑坡数值模拟。选用 FVF基底阻力流变模型得到的滑后堆积厚度、运动距离和速度分布与实际情况较为一致。并与所建立的运动地质模型中视向失稳高速启动、铲刮解体、撞击堆积和屑堆积的运动过程较好吻合。其中铲刮作用提高了滑坡的运动距离,增加了平均堆积厚度。

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第一章 绪论

1. 1选题背景及意义

1. 2国内外研究现状及存在问题

1. 3研究内容及技术路线

第二章 鸡尾山高速远程滑坡基本特征及成因分析

2. 1研究区地质环境背景

2. 2滑坡基本类型及特征分析

2. 3鸡尾山滑坡失稳机制

2. 4鸡尾山高速远程滑坡诱发因素

2. 5小结

第三章 鸡尾山高速远程滑坡动力学特征分析

3. 1鸡尾山高速远程滑坡运动特征分析

3. 2鸡尾山高速远程滑坡力学特征分析

3. 3鸡尾山高速远程滑坡运动速度分析

3. 4小结

第四章 高速远程滑坡铲刮效应特征分析

4. 1高速远程滑坡碰撞铲刮效应分析

4.2基于Hertz理论碰撞铲刮效应

4. 3基于等效流体裹挟铲刮效应

4. 4小结

第五章 高速远程滑坡数值模拟分析

5. 1 DAN软件基本介绍

5. 2 基于DAN-W软件鸡尾山高速远程滑坡分析

5. 3 基于DAN-3D软件鸡尾山高速远程滑坡分析

5. 4 小结

第六章 结论与展望

6. 1 结论

6. 2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间已发表的主要成果

致谢