【摘要】：滑坡災(zāi)害是自然界常見的地質(zhì)災(zāi)害之一,每年占到全球地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的一半以上,造成了嚴(yán)重的生命、財產(chǎn)損失。土質(zhì)滑坡作為是滑坡災(zāi)害主要的一種,近年來逐漸成為滑坡工作者關(guān)注調(diào)查的重點與難點。對于土質(zhì)滑坡運動過程的研究、潛在的影響危害范圍以及成災(zāi)前的監(jiān)測成為了此類研究的中的重點,具有重要的學(xué)術(shù)研究價值與工程實踐應(yīng)用意義。 目前,此類工作的研究主要內(nèi)容包括：一是以高效高精度的計算機數(shù)值技術(shù)預(yù)測潛在的影響范圍：二是對成災(zāi)前的滑坡體進(jìn)行監(jiān)測,為災(zāi)害的預(yù)警與決策提供基礎(chǔ)。一方面,由于實際工程中土質(zhì)滑坡運動過程以及影響范圍的研究不具備可實驗性,因而,其研究非常依賴于計算機輔助技術(shù),高效高精度數(shù)值方法的重要性不言而喻；另一面,一個行之有效滑坡災(zāi)害體的監(jiān)測方法,也是避免災(zāi)害造成更大損失一個關(guān)鍵核心。因而本文在充分研究目前主流的滑坡模擬數(shù)值方法及監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上,歸納了目前滑坡數(shù)值分析方法及模型中存在的主要問題及局限性,從滑坡運動模型與監(jiān)測兩方面著手,有的放矢地提出了一系列的改進(jìn)方法與模型,最終形成了論文主體,主要包括以下： (1)本文以光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)方法為基礎(chǔ),將二維賓漢流體本構(gòu)SPH模型拓展為三維模型,與二維模型相比,三維模型更真實地反映了滑坡體的受力狀態(tài),更符合真實情況,提高了模型的精度； (2)通過采用對密度近似及核梯度修正的方法提高了傳統(tǒng)SPH方法的粒子近似精度,使用改進(jìn)的耦合動力邊界模型處理方法,這樣的處理方法意義在于邊界粒子無需進(jìn)行特殊處理的情況下彌補了邊界粒子的缺失,解決了土質(zhì)滑坡復(fù)雜幾何形狀下邊界條件的處理,提高了模型的穩(wěn)定性； (3)建立了基于地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺的滑坡粒子模型生成的方法與三維SPH模型,并提出了應(yīng)用該模型進(jìn)行土質(zhì)滑坡模擬的方法。通過與土質(zhì)滑坡實例的對比分析,驗證了改進(jìn)方法下的三維賓漢流體本構(gòu)SPH模型是比二維模型更精確的模型,該方法適用于流動型土質(zhì)滑坡的運動模擬； (4)除了一部分表現(xiàn)出流體運動特征的土質(zhì)滑坡,大部分土質(zhì)滑坡仍然主要表現(xiàn)出固體運動的特征。本文提出了基于理想彈塑性固體本構(gòu)的SPH土質(zhì)滑坡運動模型,在Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則下考慮土體材料塑性屈服后進(jìn)行非關(guān)聯(lián)流動的屈服行為,通過改進(jìn)密度近似和核梯度計算方法、邊界條件處理方法及粒子模型建立方法,首次將基于理想彈塑性固體本構(gòu)模型的SPH算法應(yīng)用到滑坡運動模擬的研究中,提升了模型的適用性：并通過土質(zhì)滑坡實例的對比分析,驗證了該模型的精確性。 (5)對于實際滑坡的運動調(diào)查與分析中,除上述運動模型分析外還需依靠一些可靠的監(jiān)測手段,有效把握土質(zhì)滑坡的運動特征。基于地面三維激光掃描技術(shù)(TLS)的滑坡“面狀”監(jiān)測方法,本文通過室內(nèi)測試與分析,驗證了TLS的監(jiān)測精度,以及完成了不同監(jiān)測要求下參數(shù)選擇的方案,并以金沙江烏東德庫區(qū)金坪子滑坡二區(qū)為試驗對象,探討了針對大中型滑坡進(jìn)行的多站點掃描監(jiān)測方法與針對中小型滑動進(jìn)行的固定站點掃描監(jiān)測方法,經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)測與分析,驗證了該方法的可行性與精度。最后,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于GIS平臺的滑坡位移分析系統(tǒng),以達(dá)到快速有效地把握土質(zhì)滑坡的運動特征的目的。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P642.22
【圖文】：

害是全球主要地質(zhì)災(zāi)害之一,每年世界范圍內(nèi)滑坡災(zāi)害產(chǎn)的損失�；聻�(zāi)害在山區(qū)尤為普恑，主要分布于北美，歐洲、非洲和亞洲⑴。我國是世界上滑坡災(zāi)害最嚴(yán)重布十分廣泛，尤其在西南、西北、華東、中南和華北的高原地區(qū)有都大量滑坡分布�；碌陌l(fā)生是一個多樣、緩慢運動的滑坡難以發(fā)現(xiàn)識別；某些氋速運動的滑坡時將滑坡通道中的植被、房屋設(shè)施全部沖刷卷走，造成災(zāi)年3月22日美國華盛頓州奧索鎮(zhèn)發(fā)生大面積山體滑,根據(jù)災(zāi)后調(diào)查報告[3],共43人在這次滑坡災(zāi)害中喪生，美國歷史上最嚴(yán)重的滑坡災(zāi)害傷亡事故。另外，滑坡還失，華盛頓州政府評估的經(jīng)濟損失達(dá)5000萬美元,Steelhe摧k潰碌氐愀澆慕煌ㄏ低懲Ｖ乖誦諧ご

本文編號：2740895