發(fā)布時(shí)間：2018-11-15 19:56

【摘要】：地裂縫是長久以來伴隨人類社會(huì)發(fā)展的一種重要的自然災(zāi)害,也是一個(gè)亟待認(rèn)識(shí)、解決的科學(xué)問題。近幾個(gè)世紀(jì)人類文明急速發(fā)展,人口快速增長,科技、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展及對自然資源大量開采,人類活動(dòng)對地球環(huán)境的影響越來越深遠(yuǎn),大規(guī)模的資源開采和地質(zhì)體改造使生態(tài)環(huán)境惡化,自然災(zāi)害頻發(fā)。地裂縫在許多國家普遍存在,其發(fā)育強(qiáng)度和規(guī)模有逐年加劇的態(tài)勢,造成愈來愈大的經(jīng)濟(jì)損失,現(xiàn)已成為一種主要的區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害。本文主要內(nèi)容如下:1.通過野外調(diào)查及搜集典型地裂縫鉆探、槽探資料,總結(jié)了地裂縫的部分特征如下:主裂縫的形態(tài)在地表下淺層往往是垂直的,主要由張拉應(yīng)力控制,深部裂縫受剪應(yīng)力控制;地裂縫斷面近地表處近直立,裂縫隨深度增加有變緩的趨勢,呈現(xiàn)為一條彎向上盤的曲線;巖土層對地裂縫位移有著吸收作用,這一現(xiàn)象使不同深度處土體的位移有差異。2.使用PFC2D離散元軟件建立正斷型隱伏地裂縫數(shù)值模型,通過數(shù)值反演法標(biāo)定顆粒的細(xì)觀參數(shù)。設(shè)置顆粒細(xì)觀參數(shù)、模型邊界條件,模擬不同工況條件下地裂縫的破裂擴(kuò)展過程。觀察隱伏地裂縫破裂擴(kuò)展過程,裂縫開啟與破裂軌跡,裂縫的破裂特征,并與現(xiàn)場勘察資料進(jìn)行對比。通過設(shè)置不同的土層性質(zhì),觀察地裂縫破裂擴(kuò)展過程隨土體性質(zhì)改變而發(fā)生的變化。得出以下結(jié)論:①土體抗剪強(qiáng)度并非完全等于摩擦力與粘聚力的疊加,在大圍壓、高應(yīng)變條件下粘聚力的作用會(huì)減弱甚至消失。②土體內(nèi)摩擦角增大會(huì)導(dǎo)致裂縫傾角的增大,粘聚力的增大會(huì)使地表產(chǎn)生張拉裂縫,兩者作為上盤下降過程中阻力的組成部分,而阻力的增大會(huì)使上盤中反傾次級裂縫更易于發(fā)生。③土體內(nèi)摩擦角控制地裂縫的整體傾角,粘聚力會(huì)導(dǎo)致主裂縫在上部土體中發(fā)展時(shí)傾角逐漸增大甚至出現(xiàn)反傾。3.根據(jù)現(xiàn)場觀測和離散元模擬,基于材料力學(xué)理論、摩爾庫倫破壞準(zhǔn)則,對隱伏地裂縫破裂擴(kuò)展過程進(jìn)行了力學(xué)分析。研究結(jié)果表明,地裂縫的破裂擴(kuò)展與裂縫尖端上部土體應(yīng)力變化關(guān)系密切,應(yīng)力狀態(tài)的變化直接導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。同時(shí),對破裂角與應(yīng)力之間的關(guān)系進(jìn)行研究,與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果較為理想。
[Abstract]:Ground fissure is an important natural disaster which has been accompanied by the development of human society for a long time, and it is also a scientific problem that needs to be recognized and solved urgently. In recent centuries, with the rapid development of human civilization, the rapid growth of population, the rapid development of science and technology, the rapid economic development and the massive exploitation of natural resources, the impact of human activities on the earth's environment has become more and more far-reaching. Large-scale exploitation of resources and transformation of geological bodies cause deterioration of ecological environment and frequent natural disasters. Ground fissures are common in many countries, and their development intensity and scale are increasing year by year, resulting in more and more economic losses, which has become a major regional geological disaster. The main contents of this paper are as follows: 1. Through field investigation and collecting data of typical ground fracture drilling and trough exploration, some characteristics of ground fracture are summarized as follows: the shape of main fracture is often vertical in the shallow layer below the surface, mainly controlled by tensile stress, and the deep fracture is controlled by shear stress; The ground fissure section is nearly upright near the ground surface, and the fracture tends to slow down with the increase of depth, which shows a curve of curved upward face, and the earth layer absorbs the displacement of the ground fracture, which makes the displacement of soil in different depth different. 2. PFC2D discrete element software is used to establish the numerical model of the positive fault type concealed ground fissure, and the mesoscopic parameters of the particles are calibrated by numerical inversion method. The fracture propagation process of the ground crack under different working conditions is simulated by setting the particle meso parameters and the boundary condition of the model. The fracture propagation process, crack opening and fracture track and fracture characteristics of the hidden ground fracture are observed and compared with the field investigation data. By setting different soil properties, the fracture propagation process of ground cracks is observed with the change of soil properties. The following conclusions can be drawn: (1) the shear strength of soil is not equal to the superposition of friction and cohesion. Under the condition of large confining pressure and high strain, the effect of cohesive force will weaken or even disappear. 2 the increase of internal friction angle of soil will lead to the increase of crack inclination. The increase of cohesive force will lead to tensile cracks on the surface, both of which are part of the resistance in the process of upper plate descent, and the increase of resistance will make the secondary cracks in the upper plate more prone to occur. 3 the internal friction angle of soil controls the overall dip angle of the earth cracks. The cohesive force will cause the inclination of the main crack in the upper soil to gradually increase or even reverse tilt. Based on the field observation and discrete element simulation, based on the material mechanics theory and the Moore Coulomb failure criterion, the fracture propagation process of the concealed ground fracture is analyzed. The results show that the fracture propagation of the ground fissure is closely related to the stress change of the upper part of the crack tip, and the change of the stress state directly leads to the occurrence of the fracture. At the same time, the relationship between fracture angle and stress is studied, and the results are compared with the results of numerical simulation.
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P642.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 雷霆,董兆祥,劉金鋒;地裂縫氡值測試及形成機(jī)制初探[J];中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào);1997年04期

2 陳植華,徐恒力,陳剛;基于信息分維對地裂縫災(zāi)害成因的研究[J];中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào);2000年03期

3 武強(qiáng),陳佩佩;地裂縫災(zāi)害研究現(xiàn)狀與展望[J];中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào);2003年01期

4 田級生;河北平原地裂縫調(diào)查分析與防治[J];勘察科學(xué)技術(shù);2004年01期

5 任建國,龔衛(wèi)國,焦向菊;山西大同市地裂縫的分布特征及其發(fā)展趨勢[J];山西地震;2004年03期

6 劉忠方,韓軍青;臨汾市地裂縫災(zāi)害成因及防治對策研究[J];災(zāi)害學(xué);2004年S1期

7 彭建兵;范文;李喜安;王慶良;馮希杰;張駿;李新生;盧全中;黃強(qiáng)兵;馬潤勇;盧玉東;;汾渭盆地地裂縫成因研究中的若干關(guān)鍵問題[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2007年04期

8 盧全中;彭建兵;范文;馬潤勇;李喜安;;陜西三原雙槐樹地裂縫的發(fā)育特征[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2007年04期

9 鄧安利;;大同市地裂縫的分布特征及形成原因與防治對策探討[J];安全與環(huán)境工程;2007年04期

10 馬志飛;;地裂縫:地球上難以愈合的傷口[J];城市與減災(zāi);2009年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉忠佩;胡俊杰;任建國;劉學(xué)軍;;大同市地裂縫成因及減災(zāi)對策[A];面向國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的巖石力學(xué)與巖石工程——中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第五次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];1998年

2 宗開紅;;蘇—錫—常地區(qū)地裂縫災(zāi)害研究[A];全國突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置與災(zāi)害防治技術(shù)高級研討會(huì)論文集[C];2010年

3 劉玉海;陳志新;戴福初;;大同地裂縫災(zāi)害及其安全距離確定[A];第四屆全國工程地質(zhì)大會(huì)論文選集（一）[C];1992年

4 王景明;;我國地裂縫及其災(zāi)害分析[A];第四屆全國工程地質(zhì)大會(huì)論文選集（一）[C];1992年

5 張駿;盧玉東;孫建中;范文;;廣西小平陽巖溶區(qū)地裂縫形成機(jī)制初探[A];第五屆全國工程地質(zhì)大會(huì)文集[C];1996年

6 畢海良;萇有全;畢雯雯;;青海省貴德縣瓦家地裂縫成因剖析[A];2011年全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

7 袁平;胡存禮;;長江三角洲地區(qū)地裂縫的地球物理特征及地裂縫易發(fā)區(qū)的物探推斷[A];地球科學(xué)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展——2005年華東六省一市地學(xué)科技論壇論文集[C];2005年

8 賈三滿;王海剛;葉超;王榮;;北京地區(qū)地裂縫勘察方法研究[A];2011年全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

9 李凱玲;;GIS對西安地裂縫災(zāi)害敏感性評價(jià)探討[A];2002年中國西北部重大工程地質(zhì)問題論壇論文集[C];2002年

10 潘廣燦;張金來;郜松杰;張銀啟;;平頂山市青草嶺地裂縫形成機(jī)制[A];經(jīng)濟(jì)策論（上）[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 特約記者 陳娟　通訊員 龔緒龍;城鎮(zhèn)化建設(shè)的“保護(hù)傘”[N];中國國土資源報(bào);2013年

2 記者 范宏喜;地面沉降防治研討會(huì)在地裂縫現(xiàn)場召開[N];中國國土資源報(bào);2013年

3 本報(bào)記者 于德福;走出“舊傷剛愈,又添新傷”怪圈[N];中國國土資源報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 徐明霞;高保真地裂縫三維建模及其與地質(zhì)模型的集成表達(dá)[D];長安大學(xué);2015年

2 蔣臻蔚;水作用下地裂縫成因機(jī)制及數(shù)值模擬[D];長安大學(xué);2011年

3 劉妮娜;地裂縫環(huán)境下的地鐵隧道—地層地震動(dòng)力相互作用研究[D];長安大學(xué);2010年

4 李凱玲;地裂縫環(huán)境下地鐵隧道—圍巖相互作用研究[D];長安大學(xué);2012年

5 陳立偉;地裂縫擴(kuò)展機(jī)理研究[D];長安大學(xué);2007年

6 李昌存;河北平原地裂縫研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2003年

7 孫萍;黃土破裂特性試驗(yàn)研究[D];長安大學(xué);2007年

8 袁立群;列車荷載作用下馬蹄形地鐵隧道—地裂縫—地層動(dòng)力相互作用研究[D];長安大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王旭;單一地裂縫成層地層水平地震響應(yīng)分析解析解研究[D];長安大學(xué);2015年

2 楊培濤;跨地裂縫建筑物基礎(chǔ)破壞機(jī)理和影響范圍的研究[D];長安大學(xué);2015年

3 陳樹峰;正斷型隱伏地裂縫破裂擴(kuò)展的土性效應(yīng)研究[D];長安大學(xué);2015年

4 臧明東;太原盆地地裂縫危險(xiǎn)性區(qū)劃研究[D];長安大學(xué);2015年

5 薛捷;地裂縫場地地脈動(dòng)特性及動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究[D];長安大學(xué);2015年

6 蔡琳祥;地鐵動(dòng)荷載作用下與地裂縫小角度斜交隧道圍巖動(dòng)力響應(yīng)研究[D];長安大學(xué);2015年

7 鄧舒;基底起伏地裂縫演化時(shí)空特征試驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

8 王西強(qiáng);涇陽地區(qū)地裂縫成因機(jī)理研究[D];長安大學(xué);2008年

9 張成航;西安地鐵隧道穿越地裂縫的模型試驗(yàn)研究[D];長安大學(xué);2008年

10 姬永尚;地裂縫作用下的地鐵隧道與地層相互作用模型試驗(yàn)研究[D];長安大學(xué);2009年

，

本文編號：2334294