易贡高速远程滑坡自激振动液化三维数值模拟分析

摘要

高速远程滑坡的滑坡体自源区崩落转化为碎屑流的过程中会与滑动面及其两侧山谷产生碰撞以及剪切的相互作用，进而使得滑动面产生持续的振动，这种由两个相互接触并保持相对运动的系统由于接触面的不平顺导致的振动称之为自激振动。上述自激振动作用对相互接触的系统都会产生影响，高速远程滑坡运动过程中的自激振动作用会导致滑动面上含水松散堆积物液化，例如，喷水冒砂坑。液化的土体会在碎屑流的铲刮和裹挟下启动并成为碎屑流物质组成的一部分，致使堆积区碎屑流体的体积大于滑坡源区崩塌体的体积。
　　2000年4月9日西藏林芝地区发生了易贡高速远程滑坡，在堆积区明显产生了自激振动液化现象。本文借助于数字高程模型(DEM)建立基于真实地形的三维地质模型，通过有限差分程序FLAC3D的动力计算模块，对易贡滑坡三维地质模型进行动力学计算，研究了易贡滑坡自激振动液化的特征。动力学计算中分析了不同区域加速度、孔隙水压力、超孔隙水压比和有效应力的变化，主要得到以下结论:
　　(1)易贡滑坡三维模型的静力学计算表明，海拔4100m之上的崩塌区出现了位移大于4.3m的大变形区域，推测是由于崩塌区地形陡峻，临空山体具有潜在的巨大势能，加之节理裂隙发育以及地下水发育等原因造成的，该区域内极易再次发生崩塌滑坡。
　　(2)崩塌体自源区崩落剪出后与沟谷岸壁发生撞击，撞击点区域竖直方向之下深度为10m和40m监测点处的峰值加速度为别为6.6g和4.0g;流通区区域竖直方向之下深度为10m和40m监测点处的峰值加速度分别为2.5g和2.2g。由上述计算结果可以看出，自激振动液化的松散堆积体对振动波具有一定的过滤效应，随着深度的增加，过滤效应越明显。
　　(3)当输入动荷载由模型撞击点处施加时，撞击点竖直向下深度为10m和40m处的饱水堆积物分别在1.9s和2.4s时发生液化;流通区深度为10m处的区域分别在3.5s和8.5s先后两次发生液化，流通区深度为40m处的区域则在4.5s时发生液化。
　　(4)当输入动荷载由模型底部施加时，流通区深度为10m处的区域在9.1s时发生液化，流通区深度为40m处的区域在1.9s时发生液化，并在11.2s时发生第二次液化。堆积区深度为10m处的区域和深度为40m处的区域在动力计算过程中有超孔隙水压的生成，但是超孔隙水压力并没有骤然增加，最终并没有发生液化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 易贡高速远程滑坡地质特征

2．1 自然地理

2．2 地形地貌

2．3 地层岩性

2．4 地质构造

2．5 滑坡空间分区特征

2．5．1 崩塌区特征

2．5．2 流通区特征

2．5．3 堆积区特征

2．6 自激振动液化现象

2．7 本章小结

第3章 自激振动液化数值模拟理论及前处理方法

3．1 动力方程

3．1．1 动态时步

3．1．2 动态多步

3．2 动力分析模型建立

3．2．1 动力荷载及边界条件

3．2．2 基线校正

3．2．3 静态边界

3．2．4 自由场边界

3．2．5 振动波反褶积分析

3．2．6 波的传播

3．2．7 力学阻尼

3．2．8 动孔压模型与土体液化

3．3 液化模拟过程

3．4 自激振动液化机制

3．5 液化模拟前处理方法

3．5．1 模型建立

3．5．2 振动波校正

3．5．3 网格划分

3．5．4 边界条件

3．5．5 阻尼设置

3．5．6 动力响应监测点设置

3．6 本章小结

第4章 自激振动液化模拟分析

4．1 静力计算结果分析

4．1．1 弹性模型

4．1．2 塑性模型

4．2 动力计算结果分析

4．2．1 变形分析

4．2．2 应力分析

4．2．3 液化分析

4．3 自激振动动力响应

4．4 模型底部输入动荷载液化分析

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献