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水库蓄水引起的层状岩体中附加应力场和位移场的分析

作　者: 赵晓明
导　师: 肖洪天
学　校: 山东科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 水库地震地理资料数值方法弹性层状介质应力场位移场
分类号: TV223.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水库诱发地震是指由于水库蓄水而引发的地震现象。在特定的地质环境下,水库蓄水增加了库区范围地壳的荷载,由于库水向深部的渗漏,增加了地下岩体的孔隙水压力,降低了发震断层的抗剪强度,因而将天然构造地震已积蓄的能量提前释放。汶川地震发生后,许多学者纷纷提出自己对于地震诱发原因的不同看法,关于水库蓄水诱发地震这一看法也存在诸多不同的观点。在分析水库诱发地震时,许多学者采用二维力学分析方法,并假设地表以下岩体介质是均匀分布的。显然这种假设与实际情况有比较大的出入。实际上水库库区在空间上是一个三维力学问题,并且地表以下岩体的力学特性沿深度方向是变化的。因此,有必要在三维空间上并考虑岩体的非均匀性来分析水库蓄水后在库底岩层中引起的附加应力场和位移场。作为分析中关键的一环：水库蓄水引起的库底岩层中应力、位移场变化以及岩层能量的变化,是很值得进行一番研究的。本论文主要包括以下几方面内容：(1)该课题的前期工作介绍了一种可以获取复杂地形地理资料的方法,应用该方法获取的数据化地理资料可以很好的还原实际地质情况。实际计算过程中,通过对库容的验算,也很好的证明了这一点。(2)本文基于层状材料基本解发展了一种新的数值方法。该方法的基础是采用了由岳中琦于1995年发展的多层弹性体的广义基本解,该解是无限域中集中力作用点在多层弹性体中产生的位移和应力场解。这种广义基本解的一个重要的特点是可以计算具有任意层数的多层弹性体上的应力,应变和位移,并且具有很高的准确度和效率。(3)通过对该课题的研究,能够得出一种分析区域内应变能的方法,该方法可以运用到对于一些自然灾害的研究当中,比如水库诱发地震的讨论。通过该方法与实际资料相结合,可以更好的了解掌握水库蓄水后在周边岩体中引起的应力、位移变化,并且由于是基于三维空间问题的考虑,与实际情况吻合较好,能够更准确的反应岩层中的真实应力分布,为分析地震的诱发原因提供一定的理论依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-21
  1.1 课题的提出及研究意义  12-13
  1.2 地理资料数据化简析  13-14
  1.3 各种荷载作用下均匀地基位移应力场的研究现状  14-18
  1.4 各种荷载作用下非均匀地基位移应力场的研究现状  18-19
  1.5 本文研究内容及创新点  19-21
2 基于层状材料基本解的半无限域层状介质分析方法及程序编写  21-32
  2.1 层状材料基本解  21-24
  2.2 求解非均匀地基应力位移场的基本方程  24-27
  2.3 奇异积分的计算方法  27-30
  2.4 程序编写  30-32
3 均布荷载作用下均匀地基应力位移场验证  32-52
  3.1 均匀地基在矩形均布荷载作用下结果验证  32-38
  3.2 均匀地基在圆形均布荷载作用下结果验证  38-51
  3.3 本章小结  51-52
4 地理资料的数据化及各结点水头的计算  52-60
  4.1 准备工作  52-54
  4.2 网格剖分  54-57
  4.3 网格各结点水头的计算  57-59
  4.4 本章小结  59-60
5 库底岩层中应力场和位移场的分析  60-85
  5.1 计算方法  60-62
  5.2 地层资料整理和分析方案  62-64
  5.3 Z=18km处岩体中的附加应力场和位移场分析  64-69
  5.4 Z=10km处岩体中的附加应力场和位移场分析  69-76
  5.5 Z=4km处岩体中的附加应力场和位移场分析  76-83
  5.6 本章小结  83-85
6 水库蓄水过程中地基能量变化的分析方法  85-89
  6.1 应变能基本公式  85-86
  6.2 应变能计算方法  86-88
  6.3 本章小结  88-89
7 结论和展望  89-93
  7.1 主要结论  89-91
  7.2 展望  91-93
主要参考文献  93-97
攻读硕士学位期间主要成果  97-98
致谢  98-99

水库蓄水引起的层状岩体中附加应力场和位移场的分析

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