强震诱发摩岗岭滑坡成因机制及运动特性研究

摘要

大渡河中游位于鲜水河断裂、龙门山断裂和安宁河断裂三条断裂组成的“Y”字型断裂的交叉处，为地震高烈度区，历史地震曾经给这里造成了极为惨重的损失。本文以1786年康定73/4级地震诱发的摩岗岭滑坡为实例，以资料收集、现场地质调查研究为基础，并结合钻孔勘探成果，对滑坡工程地质条件、滑坡各分区特征、坡体结构特征等进行了较全面地分析。在分析总结之前工作的基础上，进一步研究滑坡成因机制，并还原了滑坡的演化发展过程和在强震作用下启程剧动及整个运动全过程，计算不同阶段的运动速度。最后通过三维离散元数值模拟对坡体动力作用进行全过程再现。本文得到以下研究结果:
　　(1)综合考虑滑坡要素、地形地貌特征和堆积体形态特征，将滑坡初步分为滑源区、滑体堆积区和坡面泥石流区三个主要部分，并根据钻孔揭示详细描述了主堆积区3个亚区的结构特点，并得出:滑坡堆积的块石岩性主要以晋宁期—澄江期斜长花岗岩，并夹杂石英闪长岩为主，靠河一侧还夹杂有辉绿岩;堆积体并非杂乱分布，仍有一定的规律性;靠河处钻孔揭示了滑坡堆积体物质覆盖于河床冲积层之上的现象。滑坡滑带特征并不明显，堆积体覆盖于基岩之上，仅ZK2揭示出靠近基覆界面处由岩屑、碎石组成的细小破碎物质，可能是由于滑坡溃滑抛射后，与滑床基岩撞击的过程中所产生。滑床及基岩受强烈构造作用及风化卸荷作用，被4组控制性结构面切割，呈现块裂—碎裂结构。对滑坡岩土体进行物理力学实验，初步了解其力学性质。
　　(2)在分析总结现场工作的基础之上，进一步研究滑坡形成条件、演化发展过程。摩岗岭滑坡成因机理可概括为:自更新世的强烈新构造运动使大渡河下切，摩岗岭形成单薄山脊;高储能的花岗岩体在河谷下切过程中的卸荷作用和区域构造应力场共同作用下形成高陡边坡;谷坡在河谷应力场的长期作用下坡体浅表层沿卸荷结构面、与坡面走向一致的构造陡倾结构面分别发生滑移和拉裂;河谷切穿大渡河断裂，断层带的塑性变形牵动上部坡体表层发生压缩～剪胀错动变形;历史强震作用加剧斜坡表层的累进性破坏，使潜在破裂面形成;1786年康定地震最终触发，并形成高位滑坡堰塞大渡河。
　　(3)强震触发摩岗岭滑坡失稳破坏堵江全过程:分为震动拉裂阶段、高速启动阶段、溃滑抛射阶段、撞击溃散阶段和堰塞堵江阶段。并根据运动过程阶段计算滑坡整体启动速度、滑坡整体行程速度、碎屑流运动速度、块石抛射飞行速度。得到滑坡整体启程弹冲速度为Veo=30.8m/s;滑坡经过溃滑抛射后，到达下部山体基岩面的速度为V=71.06m/s;撞击溃散后的速度为V=52.75m/s;碎屑流最大运动速度为Vmax=48.94m/s;块石抛射飞行初速度为V0=79.48m/s。
　　(4)离散元数值模拟结果表明:滑坡运动全过程及分析与现场看到的地质现象基本吻合;各监测点的位移、速度响应也充分反映了滑坡是整体一次性发生的特点和运动过程中的溃滑抛射特点。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地震滑坡的研究现状

1．2．2 汶川地震滑坡的研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究区自然地理及地质环境条件

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象和水文特征

2．2 区域地质环境条件

2．2．1 滑坡发震构造背景

2．2．2 地层岩性条件

2．3 滑坡区地质环境条件

2．3．1 地形地貌

2．3．2 地质构造

2．3．3 地层岩性

第三章 滑坡基本特征

3．1 滑坡基本概况

3．2 滑坡边界特征

3．3 滑坡分区及各分区特征

3．3．1 滑源区特征

3．3．2 堆积区特征

3．3．3 坡面泥石流区特征

3．4 滑坡结构特征

3．4．1 滑坡堆积体结构特征

3．4．2 滑带结构特征

3．4．3 滑床及基岩特征

3．5 岩土体物理力学实验研究

3．6 滑坡目前变形破坏特征

第四章 滑坡形成机制及运动特性研究

4．1 康定地震概况

4．2 滑坡形成条件

4．3 滑坡演化及运动过程分析

4．3．1 河谷高陡边坡形成阶段

4．3．2 断层剪胀作用阶段

4．3．3 震动拉裂作用阶段

4．3．4 高速启动阶段

4．3．5 溃滑抛射阶段

4．3．6 撞击溃散阶段

4．3．7 堵江堰塞阶段

4．4 滑坡运动速度计算

4．4．1 滑坡整体启动速度计算

4．4．2 滑坡整体行程速度计算

4．4．3 滑坡碎屑流运动速度计算

4．4．4 块石抛射飞行速度计算

第五章 运动全过程变形破坏数值模拟分析

5．1 离散元的基本原理及方程

5．2 模型建立

5．2．1 Ansys模型建立

5．2．2 Ansys模型导入3DEC软件

5．3 模型建立

5．4 边界条件确定

5．5 本构模型及材料参数选取

5．6 地震动力荷载的加入方法

5．7 滑坡全过程数值模拟结果分析

5．7．1 最大不平衡力检验

5．7．2 滑坡变形破坏运动特征及运动阶段划分

5．7．3 位移、速度动力响应特征

第六章 结论及认识

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果