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强震条件下公路崩塌类型与形成机制研究

作　者: 张志伟
导　师: 黄润秋；裴向军
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 汶川地震崩塌强震作用发育规律数值模拟形成机理
分类号: P642.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

2008年5月12日14时28分04秒,四川汶川县(北纬31.0度,东经103.4度)发生8.0级强烈地震,最大地震烈度达Ⅺ度。地震震级高、震源浅、破坏力强、波及面广。地震诱发了大量滑坡、崩塌等次生地质灾害,其中主要以崩塌为主,崩塌占到地灾总数的93%,是震前的20多倍。本文以西部交通科技课题为依托,对四川省汶川地震极重、重灾区各等级公路共14条进行了调查,总计里程达1640公里。查明公路沿线发育的地质灾害点555个,其中崩塌273处,滑坡155处,泥石流37处。在充分研究强震崩塌区工程地质条件、公路沿线崩塌发育特征的基础上,对强震条件下公路崩塌进行了分类,并对崩塌与高度、地层岩性、坡度、坡向、断裂带、坡体结构等因素的关系进行了统计分析,研究了汶川地震公路沿线崩塌的发育规律,并采用DDA数值模拟手段,研究了强震条件下崩塌的形成机理。研究取得主要成果如下:(1)将崩塌按失稳破坏模式分为拉裂-滑移式、拉裂-倾倒式、拉裂-错断式、拉裂-溃散式、拉裂-溃屈式、拉裂-抛射式和震动-滚落式七种类型。(2)崩塌具有以下发育规律:统计表明,崩塌多发生在0.4～0.9斜坡坡段内,基本是发生在坡体中上部位置;变质岩、岩浆岩类地层中崩塌发育程度较高,其次是碳酸岩、砂砾岩等;地震诱发崩塌的斜坡坡度主要集中在45°～70°之间;地震引起的崩塌主要集中在东、东南、南、西南等阳坡上;崩塌主要集中发育在Ⅸ度及其以上烈度的区域内;发生崩塌最多的是层状结构斜坡,主要是坚硬完整的硬质岩斜坡,其次是块状结构斜坡。(3)选取典型崩塌点,运用DDA数值模拟方法对滑移式、倾倒式、错断式、溃散式、抛射式崩塌在强震作用下的形成机理进行研究。崩塌岩体在地震强大水平惯性力的作用下,首先在坡体后缘产生与坡面平行且陡倾坡外的深大拉裂,形成坡体的后缘拉裂面。紧接着,在地震动力的持续作用下,拉裂缝不断扩展,拉裂岩体根据不同的坡体结构特征发生破坏,形成崩塌。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-15
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
    1.1.1 选题依据  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 崩塌分类  11-12
    1.2.2 崩塌演进特征研究  12-13
  1.3 研究内容及技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 技术路线  14-15
第2章强震崩塌区地质环境条件  15-29
  2.1 地形地貌  15-16
  2.2 地层岩性  16-23
    2.2.1 碧口地块  17
    2.2.2 松潘－甘孜褶皱带  17
    2.2.3 龙门山冲断带  17-20
    2.2.4 川西前陆盆地  20-23
  2.3 地质构造  23-25
  2.4 气象水文条件  25-26
  2.5 地震  26-29
    2.5.1 汶川地震的基本参数  26-28
    2.5.2 汶川地震的地表破裂  28-29
第3章强震条件下公路崩塌灾害分类及发育规律  29-38
  3.1 崩塌灾害分类  29-34
  3.2 崩塌灾害发育规律  34-38
第4章强震崩塌演进特征  38-71
  4.1 DDA 理论概述  38-39
    4.1.1 位移模式  38
    4.1.2 联立方程组的建立和求解  38-39
    4.1.3 运动学条件  39
  4.2 强震诱发崩塌形成机理及数值模拟分析  39-71
    4.2.1 拉裂-滑移式崩塌  39-46
    4.2.2 拉裂-倾倒式崩塌  46-52
    4.2.3 拉裂-错断式崩塌  52-58
    4.2.4 拉裂-溃散式崩塌  58-64
    4.2.5 拉裂-抛射式崩塌  64-71
结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
攻读学位期间取得学术成果  77

强震条件下公路崩塌类型与形成机制研究

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