發(fā)布時間：2017-08-02 23:25

  本文關(guān)鍵詞：地震條件下崩塌落石運動特性研究

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【摘要】：崩塌落石是我國西南山區(qū)常見地質(zhì)災(zāi)害,經(jīng)常造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。地震是最主要誘發(fā)原因之一,其誘發(fā)的崩塌落石規(guī)模大、數(shù)量多、破壞力大,往往具有毀滅性�，F(xiàn)有研究主要集中在地震對落石啟動過程的影響,運動過程中地震對落石運動特性的影響研究較少,然而,較強(qiáng)的運動能力是地震崩塌落石擁有巨大破壞力的重要原因。針對此問題,本文簡化落石啟動過程,進(jìn)行3885次振動臺試驗,在振動臺試驗的基礎(chǔ)上,運用DDA進(jìn)行數(shù)值模擬,研究地震條件下崩塌落石的運動特性。振動臺試驗表明：(1)簡單水平荷載條件下振幅越大,落石彈跳能力越強(qiáng),其水平運動距離比無動荷載時最大增加48%,橫向偏移距離最大增加152%；(2)相對于棱角較少的落石,棱角較多的落石彈跳能力更強(qiáng),彈跳段比例更大,落石水平運動距離和橫向偏移距離按三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱順序依次增大,六棱柱的水平運動距離最大是三棱柱水平運動距離的1.63倍；六棱柱的橫向偏移距離最大是三棱柱橫向偏移距離的3.99倍；(3)頻率對水平運動距離和橫向偏移距離影響均不顯著,這可能是碰撞次數(shù)與碰撞沖擊力耦合作用的結(jié)果；(4)長細(xì)比大的落石更易滾滑,水平運動距離和橫向偏移距離隨長細(xì)比增大而減��；(5)統(tǒng)計分析結(jié)果顯示落石水平運動距離和橫向偏移距離的主要因子為落石形狀,其次為動荷載振幅,再次為動荷載頻率。在振動臺試驗和DDA模擬相互驗證的基礎(chǔ)上,采用DDA建立落石模型,輸入EICentro地震波和KMMH16臺站監(jiān)測到的熊本地震波,進(jìn)行數(shù)值模擬,分析地震條件下落石的運動特性。結(jié)果表明：地震條件下落石水平運動距離比無動荷載時最大增加40%,地震對落石水平運動距離促進(jìn)作用顯著；落石水平運動距離與坡角正相關(guān),可采取削坡減角方式進(jìn)行落石災(zāi)害防治。作為地震落石運動特性的延伸,以實際危巖問題為例,以傾倒式崩塌為研究對象,輸入清平地震波,采用DDA分析地震條件下傾倒式崩塌的破壞過程和運動特性。研究結(jié)果表明：地震對危巖崩塌破壞有促進(jìn)作用,不同的地震輸入方式對崩塌塊體的運動特性有著顯著差異。從計算算例來看,豎向地震對崩塌塊體水平運動距離的影響程度可能甚至比水平地震對其的影響程度更大。
【關(guān)鍵詞】：崩塌落石 地震 振動臺試驗 DDA 運動特性
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P642.21
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-30
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義14-20
• 1.1.1 崩塌落石的定義14
• 1.1.2 研究背景14-18
• 1.1.3 地震與非地震崩塌落石運動特性對比18-20
• 1.1.4 地震崩塌落石運動特性的研究意義20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-28
• 1.2.1 現(xiàn)場調(diào)查20-21
• 1.2.2 理論分析21-23
• 1.2.3 現(xiàn)場試驗23-24
• 1.2.4 模型試驗24-26
• 1.2.5 數(shù)值模擬26-28
• 1.3 前人研究程度和主要存在問題28
• 1.4 主要研究內(nèi)容和成果28-30
• 1.4.1 研究內(nèi)容28
• 1.4.2 技術(shù)路線28-30
• 第2章 落石振動臺模型試驗30-45
• 2.1 試驗方案30-40
• 2.1.1 試驗?zāi)繕?biāo)30
• 2.1.2 試驗變量因素30-33
• 2.1.3 考察指標(biāo)33
• 2.1.4 試驗裝置33-40
• 2.1.5 試驗荷載40
• 2.2 試驗方法40-43
• 2.2.1 試驗監(jiān)測設(shè)備開啟40-41
• 2.2.2 落石放置41
• 2.2.3 振動臺調(diào)試41
• 2.2.4 落石運動監(jiān)測41-42
• 2.2.5 數(shù)據(jù)記錄42-43
• 2.3 試驗次數(shù)確定43-45
• 第3章 振動臺模型試驗結(jié)果分析45-72
• 3.1 概述45
• 3.2 落石運動特點45-52
• 3.2.1 落石運動隨機(jī)特性45-51
• 3.2.2 落石運動過程特征51-52
• 3.3 落石水平運動特征分析52-62
• 3.3.1 水平運動距離與振幅關(guān)系53-54
• 3.3.2 水平運動距離與頻率關(guān)系54-55
• 3.3.3 水平運動距離與形狀關(guān)系55-56
• 3.3.4 水平運動距離與長細(xì)比的關(guān)系56-57
• 3.3.5 水平運動距離與初始速度的關(guān)系57-58
• 3.3.6 水平運動距離與坡型的關(guān)系58-59
• 3.3.7 水平運動距離影響因素對比分析59-62
• 3.4 橫向偏移特征分析62-70
• 3.4.1 橫向偏移距離與振幅關(guān)系62-64
• 3.4.2 橫向偏移距離與頻率關(guān)系64-65
• 3.4.3 橫向偏移距離與形狀關(guān)系65-66
• 3.4.4 橫向偏移距離與長細(xì)比的關(guān)系66-67
• 3.4.5 橫向偏移運動距離與初始速度的關(guān)系67
• 3.4.6 橫向偏移運動距離與坡型的關(guān)系67-68
• 3.4.7 橫向偏移距離影響因素68-70
• 3.5 本章小結(jié)70-72
• 第4章 落石運動DDA模擬與振動臺試驗對比驗證72-88
• 4.1 數(shù)值方法概述72-73
• 4.2 非連續(xù)變形分析法73-79
• 4.2.1 DDA基本原理73-78
• 4.2.2 DDA地震輸入方法78-79
• 4.3 DDA崩塌落石基本運動驗證79-84
• 4.3.1 自由落體驗證79-80
• 4.3.2 滑動運動驗證80-81
• 4.3.3 滾動運動驗證81-82
• 4.3.4 碰撞驗證82-84
• 4.4 振動臺試驗與DDA對比驗證84-87
• 4.4.1 自重條件下對比驗證84
• 4.4.2 振動條件下對比驗證84-87
• 4.5 本章小結(jié)87-88
• 第5章 地震條件下落石運動特性初步探討88-96
• 5.1 簡述88
• 5.2 落石模型建立88-91
• 5.2.1 邊坡模型88
• 5.2.2 地震波88-91
• 5.2.3 參數(shù)選取91
• 5.2.4 工況介紹91
• 5.3 地震條件下落石運動特性分析91-94
• 5.3.1 地震波峰時長落石運動分析91-93
• 5.3.2 水平運動距離分析93-94
• 5.3.3 坡角對落石水平運動距離影響分析94
• 5.4 本章小結(jié)94-96
• 第6章 地震條件下崩塌運動特性初步探討96-111
• 6.1 簡述96
• 6.2 危巖概況96-98
• 6.2.1 地形地貌和地層巖性96-97
• 6.2.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震97
• 6.2.3 危巖特征97-98
• 6.3 危巖崩塌模型98-103
• 6.3.1 危巖模型98-99
• 6.3.2 參數(shù)選取99
• 6.3.3 地震波99-101
• 6.3.4 塊體大小選擇101-102
• 6.3.5 工況介紹102-103
• 6.4 自重作用下危巖數(shù)值模擬103
• 6.5 地震作用下危巖崩塌數(shù)值模擬103-110
• 6.5.1 地震作用下危巖崩塌運動過程分析103-104
• 6.5.2 地震作用下運動軌跡分析104-108
• 6.5.3 地震作用下沖擊力分析108-110
• 6.6 本章小結(jié)110-111
• 結(jié)論與展望111-113
• 致謝113-115
• 參考文獻(xiàn)115-121
• 附錄1 隨機(jī)數(shù)據(jù)選取Matlab代碼121-122
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加的科研項目122-123

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