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崩塌碎屑流启动机理与运动机制研究

2020-12-08阅读(782)

崩塌碎屑流启动机理与运动机制研究

论文摘要

碎屑流是高位崩滑体在运动过程中崩滑体与周围岩土体发生剧烈碰撞,不断碎屑化产生流态化运动的一类地质现象。本文以近年来我国西南地区发生的碎屑流灾害为主要研究对象,在搜集整理多起典型碎屑流案例资料的基础上,归纳厘清崩滑-碎屑流灾害的运动过程,通过理论分析和数值模拟的方法对碎屑流的启动机理和运动机制进行研究,主要结论如下:（1）从地形地貌、滑坡灾害分区和碎屑流运动过程这三个角度对绵竹文家沟、绵阳大光包和西藏易贡碎屑流灾害的调查资料进行分析,发现我国西部高山峡谷区域碎屑流主要为碰撞式解体碎屑流,崩塌—碎屑流的整体运动过程可以分为崩滑体运动阶段,碎屑流加速运动阶段和碎屑流堆积阶段。（2）对西南地区碎屑流受灾区域进行运动分区,并统计各分区坡度变化。结合已有碎屑流运动过程研究成果,提出包含剧动启动加速过程、近程行床加速过程和凌空运动过程的崩滑体近程运动模型以及由三段式坡面组成的碎屑流运动坡面概化模型。（3）根据崩滑体运动过程,将碎屑流破碎形成模式划分为四类,即近程加速-凌空飞跃碰撞破碎、近程加速冲击破碎、崩落撞击破碎和滑动式解体。利用粉碎力学原理得出了崩滑体破碎临界速度计算公式,并结合文家沟碎屑流案例,对其破碎启动速度进行了计算。（4）碎屑流内部同一层面的颗粒运动速度变化过程基本一致。综合看底层、中层、表面三个层面的运动速度变化,整体上呈现出越靠近上部表面,颗粒运动速度越快的规律,从堆积结果看,内部颗粒从表层到底层发生了层移运动。碎屑的粒径越大,整体水平迁移距离越远;随着下落高度的增大,碎屑流影响范围明显变大;坡面堆积段对碎屑流的冲击减速起到缓冲作用。（5）通过模拟发现,碎屑流最终堆积体形态具有前部分布散乱,从后缘往前缘堆积厚度递减的特点。随着堆积体下落高度的增大,在颗粒整体水平位移增大的同时,表层颗粒与底层颗粒的相对层移距离也明显增大。最终颗粒堆积散乱程度加大,碎屑流影响范围增大。（6）碎屑流内部颗粒运动形式主要是弹跳和滚动,靠近初始滑体中心部分的颗粒其运动偏转变化较多,且偏转位移较大。初始位置越靠近滑源区后段和表面,在后续运动中弹跳发生越频繁。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 研究现状和发展动态
  •     1.2.1 碎屑流启动机理理论研究
  •     1.2.2 碎屑流运动模型试验研究
  •     1.2.3 碎屑流运动数值模拟研究
  •   1.3 本文的主要研究内容
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 研究方案
  • 第二章 远程崩滑碎屑流运动过程研究
  •   2.1 典型碎屑流案例运动过程
  •     2.1.1 文家沟碎屑流
  •     2.1.2 大光包碎屑流
  •     2.1.3 西藏易贡碎屑流
  •     2.1.4 崩滑-碎屑流一般运动特性
  •   2.2 崩滑-碎屑流的概化运动模型
  •     2.2.2 碎屑流启动前的运动过程
  •     2.2.3 碎屑流启动后的滑道模型
  •   2.3 本章小结
  • 第三章 滑源区碎屑流破碎启动分析
  •   3.1 碎屑流破碎启动模式
  •     3.1.1 近程加速-凌空飞跃碰撞破碎
  •     3.1.2 近程加速冲击破碎
  •     3.1.3 崩落撞击破碎
  •     3.1.4 滑动式解体破碎
  •   3.2 碎屑流破碎启动判断
  •     3.2.1 岩体碰撞能量变化
  •     3.2.2 岩体破碎临界速度
  •   3.3 文家沟碎屑流实例启动判断
  •     3.3.1 崩滑体剧动启动速度
  •     3.3.2 崩滑体近程行床速度
  •     3.3.3 凌空飞行落地速度
  •     3.3.4 崩滑体破碎化判断
  •   3.4 地质条件对滑体破碎的影响
  •     3.4.1 崩滑岩体的影响
  •     3.4.2 滑源区地形的影响
  •   3.5 本章小结
  • 3D碎屑流运动模拟建立与验证'>第四章 PFC3D碎屑流运动模拟建立与验证
  • 3D简介'>  4.1 PFC3D简介
  •   4.2 离散元基本原理
  •     4.2.1 离散元颗粒接触本构模型
  •     4.2.2 离散元数值模拟计算依据
  •   4.3 碎屑体运动数值模型建立
  •     4.3.1 坡道三维数值模型
  •     4.3.2 模拟基本参数设置
  •     4.3.3 模拟结果的输出处理
  •   4.4 PFC模拟与物理试验对比验证
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 碎屑流运动特性模拟研究
  •   5.1 碎屑流运动速度特征
  •     5.1.1 模拟方案
  •     5.1.2 监测点设置
  •     5.1.3 模拟结果分析
  •   5.2 碎屑流水平运移位移特征
  •     5.2.1 模拟方案
  •     5.2.2 位移监测点的设置
  •     5.2.3 模拟结果分析
  •   5.3 碎屑流沿坡面运动路径分析
  •     5.3.1 颗粒沿坡道纵向的运动过程
  •     5.3.2 颗粒在坡道横向的运动过程
  •   5.4 碎屑流内部颗粒运移特性讨论
  •     5.4.1 颗粒层移运移特点
  •     5.4.2 颗粒碰撞作用的影响
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 魏志鸿

    导师: 叶四桥

    关键词: 碎屑流,运动过程,启动机理,离散元

    来源: 重庆交通大学

    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: 重庆交通大学

    分类号: P642.21

    DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000246

    总页数: 75

    文件大小: 3143K

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