【摘要】：隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,城市的規(guī)模也在逐漸擴大,城市區(qū)域的人口也呈現(xiàn)密集化發(fā)展的趨勢。隨著城市化進程的加快,地震及其次生災(zāi)害對城市的危害越來越難以忽視,城市范圍內(nèi)的地震活動斷層探測及危害性評價顯得尤為重要。本文系統(tǒng)地開展了地震活動斷層對于不同土質(zhì)類型的上覆土層作用時的基本破壞過程和變形現(xiàn)象研究。通過收集構(gòu)造條件類似的地震資料歸納震級與破裂參數(shù)的關(guān)系；用真實地層數(shù)據(jù)生成的三維模型分析不同位置、不同覆土厚度、不同地表高程數(shù)據(jù)對地表面變形量的影響。本文經(jīng)過對活動斷層作用地面結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生影響的研究,并整理、歸納現(xiàn)場調(diào)查、理論分析、數(shù)值模擬、實驗研究等前人的方法之后,基于Okada解析方法與動力有限元法,提出了將巖土體作為一個整體共同分析的方法,開展了相關(guān)模型的建模與參數(shù)研究。活動斷層作用下,巖體表面的位移通過Okada方法來實現(xiàn),計算所得巖體表面位移數(shù)據(jù)即是土體底部的變形量,土體表面的變形通過有限元的方法進行模擬。文中引入了BIM的建模思想,通過Arcgis軟件進行地形模型數(shù)據(jù)的收集,通過地質(zhì)建模軟件Gocad建立土體的地質(zhì)模型,通過有限元軟件Abaqus的二次開發(fā)平臺實現(xiàn)有限元模型的導(dǎo)入。再結(jié)合Okada方法得出的數(shù)據(jù),進行Abaqus模型的修改,最終得到所需的三維模型。文中結(jié)合“城市活動斷層探測與地震危險性評價-城市活動斷層地震危害性評價研究”項目,在提出計算分析方法的基礎(chǔ)上,選擇所研究城市,綜合地質(zhì)、地理、地球物理勘測、地震觀測結(jié)果等調(diào)查資料,結(jié)合實際研究環(huán)境與數(shù)據(jù)開展了大尺度地下結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建研究,運用巖土體共同分析的方法研究比較了不同影響因素下的地表強變形與地表破裂的特征與規(guī)律。通過與構(gòu)造類比法的對比,驗證了本文所提出分算計算法的正確性,結(jié)果與實際情況相近。經(jīng)過分析得到了目標(biāo)地區(qū)地震設(shè)防變形帶寬度和變形量的大小,得知上層覆土厚度、斷層參數(shù)等地質(zhì)參數(shù)對地表位移及變形量的量化影響,得知地面變形受埋深和傾角的影響遠大于其它斷層參數(shù)。
[Abstract]:With the rapid development of economy, the scale of cities is gradually expanding, and the population of urban areas is also showing a trend of intensive development. With the acceleration of urbanization, it is more and more difficult to ignore the harm of earthquakes and secondary disasters to cities. It is particularly important to detect and evaluate seismic active faults in cities. In this paper, the basic failure process and deformation phenomena of seismically active faults on overlying soil of different soil types have been systematically studied. The relationship between magnitude and fracture parameters is summed up by collecting seismic data with similar structural conditions, and the effects of different positions, different overlying soil thickness and different elevation data on the deformation of the ground surface are analyzed by using the three-dimensional model generated by the real stratum data. After studying the influence of active fault on ground structure and summarizing the field investigation, theoretical analysis, numerical simulation and experimental study, this paper based on Okada analytical method and dynamic finite element method. The method of analyzing rock and soil as a whole is put forward, and the model modeling and parameter research are carried out. Under the action of active fault, the displacement of rock mass surface is realized by Okada method. The calculated displacement data of rock mass surface is the deformation of the bottom of soil, and the deformation of soil surface is simulated by finite element method. In this paper, the idea of BIM modeling is introduced, the data of terrain model is collected by Arcgis software, the geological model of soil is established by the geological modeling software Gocad, and the finite element model is imported by the secondary development platform of finite element software Abaqus. Combined with the data obtained by Okada method, the Abaqus model is modified and the required 3D model is obtained. Combined with the project of "City active fault detection and seismic risk assessment-study on the evaluation of urban active fault seismic hazard", on the basis of the method of calculation and analysis, the paper selects the studied city, comprehensive geology, geography, Based on the survey data of geophysical survey and seismic observation, and combining with the actual research environment and data, the construction of large-scale underground structure model is studied. The characteristics and laws of surface strong deformation and surface rupture under different influence factors are studied and compared by using the method of rock and soil mass common analysis. The correctness of the proposed algorithm is verified by comparison with the structural analogy method, and the results are close to the actual situation. Through the analysis, the width and deformation of seismic fortification deformation zone in target area are obtained, and the influence of geological parameters such as overlying soil thickness and fault parameters on surface displacement and deformation is obtained. It is found that the influence of buried depth and dip angle on ground deformation is much greater than that of other fault parameters.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P315

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本文編號：2389652