本文關(guān)鍵詞： 地震黃土滑坡 地震動響應(yīng)規(guī)律 離心機振動臺 數(shù)值模擬 啟動機制 成災(zāi)模式　出處：《中國地質(zhì)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國西北黃土高原處于南北地震帶北段,歷史地震曾誘發(fā)了大量黃土滑坡,帶來了嚴重的災(zāi)害效應(yīng),造成大量人員傷亡以及巨大經(jīng)濟損失,故而成為巖土工程界關(guān)注的焦點。本文選取甘肅天水地區(qū)為研究背景,綜合利用野外調(diào)查、遙感解譯、動三軸試驗、電鏡掃描SEM、離心振動臺試驗以及數(shù)值模擬等方法,在統(tǒng)計分析地震黃土滑坡的發(fā)育規(guī)律和分布特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合典型地震黃土滑坡的測量解析,從微細觀角度分析了黃土、泥巖的動力學特性及損傷效應(yīng),研究了一般黃土邊坡的地震動響應(yīng)規(guī)律及破壞特征,并以此為基礎(chǔ)反演了大型黃土-泥巖滑坡的地震動過程,從而探索該類地震滑坡的啟動機制、運動過程及成災(zāi)模式。最終在地震黃土滑坡分布規(guī)律、典型地震黃土滑坡特征、黃土邊坡地震動力學性能及其損傷效應(yīng)、典型地震黃土滑坡破壞機理、啟動過程、運動方式和成災(zāi)模式等方面取得若干探索性進展,主要研究成果包括：1.統(tǒng)計了地震黃土滑坡的基本類型和分布特征。(1)根據(jù)滑坡體物質(zhì)組成、滑動面及剪出口形態(tài),并考慮歷史地震后的侵蝕作用,將區(qū)內(nèi)滑坡歸納為：震裂崩滑、震動剪切、震后蠕變以及復合型四類；(2)控制大型黃土滑坡發(fā)育的關(guān)鍵是新近系泥巖中發(fā)育的軟弱夾層,主要有5類：a完全剪切-柔皺劈理型,b完全剪切-剪切破碎型,c完全剪切-剪切攪亂型,d不完全剪切-裂隙型,e不完全剪切-裂隙追蹤型。(3)區(qū)內(nèi)大型黃土滑坡的等效摩擦系數(shù)與滑坡最大高差、水平距離、面積和體積之間有較好相關(guān)性。(4)初步建立天水地區(qū)地震黃土滑坡數(shù)據(jù)庫,并統(tǒng)計其分布規(guī)律：在震中烈度區(qū)呈“片狀”分布,沿活動斷裂帶及河流水系呈“線、帶狀”分布,且分布于海拔1300 m-1700 m、坡度9°-27°區(qū)域,并且坡向多朝南等特征。2.研究了黃土和泥巖的動力學特性和動力損傷效應(yīng)。(1)黃土和泥巖的動彈性模量均隨動應(yīng)變的增加逐漸減小,并隨圍壓的增加曲線上移。黃土及泥巖的動應(yīng)力-應(yīng)變趨勢隨著圍壓的增加而增大,圍壓較低時需較多振次使試樣達到破壞標準。相同破壞振次下,圍壓越低,巖土體越易于破壞。動剪應(yīng)力比大于一定范圍值時,巖土體能在一定周期動應(yīng)力作用下能達到相應(yīng)破壞。地震的強度以及巖土體自身材料對巖土體動力學強度影響較大。(2)泥巖的動力損傷效應(yīng)表現(xiàn)為：在動荷載作用下剪切破壞面上的顆粒排列平整度略差,強度較高巖體剪切面上的土顆粒排列逐漸趨于凌亂,顆粒之間更松散,發(fā)生剪脹。而強度較低巖體顆粒排列逐漸趨于平整,顆粒之間更緊密,發(fā)生剪縮。3.初步揭示了黃土邊坡的地震動響應(yīng)規(guī)律。黃土邊坡的地震動響應(yīng)規(guī)律有趨表效應(yīng)、高程效應(yīng)、地震波效應(yīng)以及巖性效應(yīng)：(1)黃土邊坡內(nèi)部水平向和垂向加速度響應(yīng)均呈非線性,加速度放大效應(yīng)隨高程增加而增大,且水平向大于垂向,還呈現(xiàn)出趨表效應(yīng)。(2)隨坡高和坡度的增加,地震動響應(yīng)極值區(qū)在坡體的頂部和坡面淺表層范圍內(nèi)向深部逐漸擴展。(3)地震波振幅、特征周期和持時的增加引起坡體內(nèi)部響應(yīng)區(qū)域范圍和量值增大。(4)巖土體特性對邊坡地震動響應(yīng)具有顯著影響,含軟弱夾層的邊坡,因軟弱夾層吸收了一定地震波,造成軟弱帶內(nèi)部響應(yīng)異常。4.結(jié)合細觀和宏觀角度分析了黃土邊坡的地震動變形破壞特征和機理。(1)強震作用下黃土高邊坡細觀變形破壞機制為：反復的振動造成了巖土體損傷,改變了巖土體孔隙率,使得巖土體粘結(jié)力降低,最終降低巖土體抗剪強度。(2)宏觀變形破壞機理為：①地震造成巖土體振動松動,在軟弱夾層中產(chǎn)生應(yīng)力集中,致使邊坡內(nèi)部巖土體振動不同步；②坡體后緣逐漸形成拉張破壞,中下部發(fā)生剪切破壞,存在累進性；③當應(yīng)力集中超過邊坡內(nèi)部抗剪強度,累進性破壞加速,形成貫穿的弧形剪切帶,滑體具有一定啟動速度,即將發(fā)生滑動。5.探索了大型地震黃土滑坡的啟動機制、運動過程及成災(zāi)模式。(1)大型黃土滑坡地震的動力學過程可分為五個階段：累進破壞、啟動、劇動、持速運動和減速階段。(2)大型黃土滑坡地震動過程中存在三種機理和六種效應(yīng)：①啟程劇動機理：波動振動效應(yīng)、累進破壞效應(yīng)、臨床峰殘強降加速效應(yīng)和臨床彈沖加速效應(yīng)；②行程高速機理：滑體的加速效應(yīng)和持速效應(yīng)；③終程減速機理。(3)大型黃土滑坡的成災(zāi)模式是坡腳的低位剪出,其整個運動過程為高速遠程的性質(zhì),因而產(chǎn)出距離遠,致災(zāi)范圍大。本文主要創(chuàng)新點歸納如下：(1)揭示了天水地區(qū)易滑地層結(jié)構(gòu)特征,并建立了區(qū)內(nèi)地震黃土滑坡數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)計了地震黃土滑坡的發(fā)育分布規(guī)律。對地震黃土滑坡的破壞特征進行了分類,并重點剖析了這類典型的規(guī)模大、滑帶深,且為黃土-泥巖切層的地震滑坡。(2)建立了天水地區(qū)典型黃土斜坡與黃土滑坡的地質(zhì)力學模型,并開展了離心振動臺試驗與數(shù)值模擬研究,揭示了典型黃土斜坡的地震動力響應(yīng)過程與規(guī)律。(3)在分析巖土體動力損傷效應(yīng)基礎(chǔ)上,結(jié)合典型黃土斜坡在地震動作用下微細觀和宏觀變形破壞特征,揭示了不同坡體結(jié)構(gòu)類型黃土斜坡地震動變形破壞機制。(4)探討了強震條件下大型黃土-泥巖滑坡的活動規(guī)律,揭示了大型黃土-泥巖滑坡的啟動機制、運動過程及成災(zāi)模式。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P642.22

【參考文獻】

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本文編號：1508075