古丈县龙鼻村泥石流启动机制与运动特征研究

论文摘要

受地质环境变化、人类活动和暴雨诱发影响,滑坡和泥石流灾害常常给人民带来巨大的生命和财产损失,是目前自然灾害中致灾频率最高、损失最大和影响范围最广的气象灾害之一,湖南湘西地区是历年来全国地质灾害防护和治理的重点区域。2016年7月17日古丈县普降暴雨,古丈县龙鼻村发生坡面型泥石流。本文从三维实景建模、物理试验、数值模拟多个方面对古丈县龙鼻村泥石流的启动机制和运动特征进行了综合性分析和探索:为了更直观的表现古丈县泥石流的形态特征,论文基于野外无人机倾斜摄影图像,使用ContextCapture软件对泥石流进行了实景三维建模;通过基本物理试验和对泥石流物源区土样进行的直剪试验得到物源区土体的物理力学参数;通过对泥石流启动降雨类型分析和对研究区10年、50年、100年一遇极值降雨计算,并结合实际超百年一遇降雨工况,借助GeoStudio软件分析六种不同工况组合下龙鼻村泥石流的渗流和稳定性情况;设置不同的侵蚀深度,对龙鼻村泥石流的运动特征进行了模拟;基于InSAR技术对研究区灾前沉降量进行了分析。本文的主要结论如下:（1）基于2353幅野外无人机倾斜摄影影像,使用ContextCapture软件对古丈县龙鼻村泥石流斜坡进行三维实景建模,删除无效和效果差的三维模型瓦块,并将三维模型导入LocaSpace Viewer平台,对三维模型进行地理校准,并对泥石流损坏的房屋进行重建,更直观地展示了研究区斜坡的形态,和泥石流造成的房屋建筑损坏情况。（2）基于对泥石流启动降雨类型的描述,受启发设置不同降雨类型组合,以研究前期降雨和有效降雨对泥石流启动的影响;根据古丈县1987-2016年30年的降雨数据,采用耿贝尔分布得到10年一遇、50年一遇、100年一遇的极值降雨量;结合实际情况中超百年一遇降雨量,分别设置了六种降雨边界条件用于GeoStudio的渗流模拟,这些降雨边界条件考虑了降雨强度、降雨持续时间和有无前期降雨。（3）通过物理实验得到泥石流斜坡物源区土体的基本物理力学参数,在GeoStudio中,通过分析六种不同工况的降雨边界条件对泥石流物源区渗流和稳定性影响,分析了龙鼻村泥石流启动机理。降雨强度越大和有前期降雨的影响导致泥石流斜坡的稳定性降低,降雨强度越大导致细颗粒土体被水流携带至较深层坡体内的能力增强,使下部土体孔隙堵塞,进而地下水位急剧上升,坡体上部孔隙水压力急剧上升,导致斜坡破坏;降雨时间越长导致坡体内地下水位线沿着坡面持续上升,渗流水出水点随着降雨时间而急剧升高,斜坡破坏后土体迅速转化为泥石流沿坡面滑下。（4）借助DAN3D三维运动模拟软件,模拟侵蚀厚度分别为0m、0.5m和1m的条件下龙鼻村泥石流的运动特征随时间的变化,选取Voellmy模型建立泥石流运动模拟系统并输入区内泥石流反演参数（摩擦系数和湍流系数）,侵蚀厚度≠0时的侵蚀率为0.00494m-1,数值模拟对比三种侵蚀条件下泥石流的堆积影响范围、运动速度和坡面侵蚀厚度随时间的变化,随着侵蚀厚度增大,泥石流的堆积体体积随之增大,其后期影响范围（造成的研究区建筑物毁坏面积）越大,相应时间对应的泥石流运动速度也随之变大。（5）基于InSAR技术,选取2016年5月21日和2016年7月8日的SAR影像在国产软件SAR Studio进行数据处理并进行二轨法差分干涉,最终得到了研究区灾前一段时间的地表沉降变形图,最大沉降量为0.058mm,几乎没有沉降,说明龙鼻村泥石流物源区灾前没有变形趋势,极端降雨工况为诱发泥石流发生的主要原因。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张玉恩

导师: 李德营

关键词: 泥石流,启动机制,运动特征,数值模拟

来源: 中国地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 中国地质大学

基金: 中国地质大学(武汉)工程学院李德营副教授负责的国家自然科学基金项目(“库岸堆积层滑坡间歇性活动机理与预报判据研究”,项目编号:41772310),武汉地质调查中心承担的中国地质调查基金项目(“武陵山区城镇地质灾害风险评估指南”,项目编号:DD20160275)

分类号: P642.23

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000095

总页数: 98

文件大小: 13723K

下载量: 75

相关论文文献

• [1].泥石流性质和规模对声波特性影响的实验研究[J]. 山地学报 2018(06)
• [2].灰色聚类法在泥石流类型判别中的应用[J]. 路基工程 2008(06)
• [3].泥石流流体性质与弯道幅度角对超高影响的实验研究[J]. 自然灾害学报 2017(05)
• [4].坡面型泥石流治理过程中土体变形机制探讨[J]. 四川水泥 2018(02)
• [5].泥石流次声警报研究进展[J]. 地球科学进展 2018(06)
• [6].广河县四家沟泥石流形成条件及发育特征[J]. 甘肃科技 2019(18)
• [7].基于地貌特征的泥石流类型划分[J]. 南水北调与水利科技 2015(01)
• [8].阿图什市稀性泥石流成灾特性研究[J]. 地下水 2017(03)
• [9].基于EEMD分形和LS-SVM的次声信号识别泥石流类型[J]. 山地学报 2020(04)
• [10].连续增大流量作用下泥石流冲刷起动实验研究[J]. 公路工程 2019(04)
• [11].甘肃省肃南县长达坂沟泥石流发育特征及防治对策[J]. 甘肃地质 2015(01)
• [12].柴达木盆地泥石流灾害特征与治理[J]. 青海大学学报 2016(05)
• [13].稀性泥石流的平均运动速度研究[J]. 防灾减灾工程学报 2009(05)
• [14].河北省石家庄西部太行山区泥石流灾变机理[J]. 水科学与工程技术 2008(04)
• [15].新疆青河县呼尔阿沟泥石流地质灾害与防治[J]. 地质灾害与环境保护 2014(01)
• [16].西藏林芝地区泥石流类型及形成条件分析[J]. 水土保持通报 2011(02)
• [17].云南蒋家沟古泥石流特征[J]. 山地学报 2013(02)
• [18].泥石流类型与地貌分形特征的关系研究[J]. 工程地质学报 2010(05)
• [19].川藏公路邦达至林芝段泥石流环境背景及激发因子分析[J]. 公路 2020(05)
• [20].肃南观山河源区泥石流特征及其治理[J]. 甘肃地质 2012(03)

标签：泥石流论文;  启动机制论文;  运动特征论文;  数值模拟论文;